定制皂制作工程训练项目设计

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【摘要】本文针对目前学生对于传统金工实习缺乏兴趣的问题，开发了一种与日常生活相关的定制皂创新工程拓展项目，项目整合了CAD/CAM、模具、铸造、数控加工、化学等多方面的知识和技能，将技术和艺术有机结合，使学生通过该项目体验到制“皂”的无限乐趣。结果表明，项目不仅激发了学生的动手热情，而且提高了学生的专业技能和创新能力。

【关键词】定制皂 创新项目 皂模 工程训练

【中图分类号】G416 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）18-0102-02

在工程训练中开设与日常生活相关的创新项目，对于普及工程训练知识，提高学生学生兴趣，培养学生的创新思维和创造力具有重要的作用。为了调动学生的实践积极性和主动性，在开发项目时综合考虑了以下因素：既涵盖工程训练内容又贴近生活；作品可以由学生带走；作品成本低；在现有工程训练条件下可以实现[1]。

定制皂的制作是兼知识性、趣味性和创造性于一体的实训项目。项目将技术和艺术有机结合，使学生能综合运用工程训练知识并充分展现个性。项目不仅能提高学生的动手能力，而且能促使学生充分发挥想象力。

定制工艺皂和手工皂的区别，与目前风行的手工皂相比，定制皂的侧重于个性皂模的制作，而手工皂的侧重于香皂材料的调制。

肥皂常用制作方法

冷制法

所谓冷制法是将油脂 、氢氧化钠溶液混合后，发生皂化反应 。在制作过程中尽量维持低温皂化，避免因为高温而流失部分养分。反应完成后，皂液入模使其自然干燥待三至五周后脱模便可直接使用 。该法是手工皂制作的常用方法，缺点是制作周期长，所以不适合定制皂项目使用。

融化再制法

利用现成的皂基，加热融化后再次制作肥皂。普通皂基的成本在每千克20元左右，整个成皂时间在两小时左右，所以该方法成本低廉，成皂快速，非常适合定制皂实训项目。而且熔化后的皂液可添加色素 、香精，进一步提升感官品质。

热制法

利用热制法做成的皂 ，在油脂与氢氧化钠进行皂化反应至稠状阶段时，再以断续加热的方式 ，使其快速皂化 。脱模后放置一周使水分蒸发，即可使用 。

定制皂项目内容

定制皂项目内容主要包括：设计香皂、设计皂模、加工皂模、浇注皂液和脱模修皂五个步骤。

设计香皂

定制工艺皂设计包括外形设计、色彩设计、香味设计和功能设计四个方面[2]。其中外观设计是项目的核心设计任务。

1）外观设计

使用北京精雕ArtForm软件设计定制皂外形。ArtForm 是一款以浮雕模型及圆雕模型设计编修为主要特色，同时拥有优秀的平面设计模块、几何曲面造型模块、逆向扫描建模模块、网格模型分模模块、2.5轴至5轴加工模块的综合性CAD/CAM软件。ArtForm软件提供了丰富的工具，设计者根据线稿、照片、实物样品或其头脑中的抽象构思，可快速在电脑中设计出精美的数字化的浮雕模型或3D圆雕模型。[3]

设计时需考虑制造的可行性，特别是细小尺寸要考虑现有刀具条件。为了方便出模可在模膛两侧设计脱模斜度。模型大小应控制在所提供亚克力板尺寸范围内。

2）色彩设计

香皂的色彩是香皂感观品质的一个重要因素，好的设计应该是外观和色彩保持一致。为了增强定制皂的视觉效果，可以给香皂配以不用的颜色和透明度。添加颜色可选用食用色素或化妆品级的染料，从而保护肌肤不受伤害。

3）香味设计

随着人们对于感官方面审美追求的进一步提高， 香味设计也成为是现代设计的一个不可忽视的领域。为了使定制皂和市售的肥皂一样，具有持久优雅的香味，一般可在融化时添加天然精油。添加时要注意各成分的化学反应及使用安全性。

4）功能设计

为了达到不同的护肤效果，可根据自身的需求选择性的加入相应的护肤物质。

设计皂模

根据定制皂外形可分为整模设计和分模设计。当定制皂的最大截面在端部，并选它做分型面时，将模具做成整体的造型方法，称为整模设计。整模设计是最常用的一种设计方法，具有制造简单，方便灵活的优点。多用于最大截面在端部、形状简单的定制皂制作。

当定制皂用整模设计不方便或不能取出摸样时，常采用分模设计。分模设计时，所用的模样沿其最大截面分成两半，即分别为下模和上模，并设置定位装置，模样上分开的面做为分型面。

确定模具设计方案后，利用ArtForm软件设计模具。

加工皂模

在对皂模进行工艺分析的基础上，通过ArtForm软件的CAM模块生成皂模加工程序，期间需完成以下任务：确定毛坯材料和尺寸；确定加工方法、工夹量具及道具；确定编程原点及编程坐标系；确定走刀路线及工艺参数。仿真调试无问题后将程序传输至精雕机，进行试切加工，验证无误后进行正式加工。加工完成后利用修边工具修毛边，提高出模效果。

浇注皂液

浇注皂液主要步骤为加热融化皂基、调色调味调配方、入模静置凝固三个步骤。

1）加热融化皂基

可在锅中加水，把器皿放入水中隔水加热至融化。皂基属于非晶体，所以没有固定的熔点。当皂基吸收热量时，便开始由硬变软，最后变成液体。一般皂基的软化温度在50℃至80℃。

2）调色调味调配方

皂的颜色一般使用食用色素调色，由于色素的浓度很高，一次加一滴即可，然后搅拌均匀。常见的使用色素有三个颜色：红、黄、蓝，其他颜色可由这三色调出来。

皂的味道通常是加入香精或精油而产生的。有些精油或香精加入皂液后会使皂液颜色产生些微的改变，可以调完香味之后再调颜色。

皂的功能对应不同的配方，需要加入相应的添加物，添加物可在熔化时加入皂液。

3）入模静置凝固

首先将模具清洗干净并干燥，然后将调好色、味、配方的皂液倒入模具至指定高度，最后振动几次模具排出气泡后静置。

室温下静置1个小时左右，定制皂可完全凝固，之后即可脱模。室温越高凝固越慢，当需要加快凝固时间时，可将定制皂放入冰箱，大约15分钟至30分钟即可凝固。

在等待凝固的时间空档，可以清洗器具及整理工具。量杯和搅拌棒可加入温水进行冲清。

脱模修皂

在浇注皂液时，可放置辅助脱模的木棒，方便脱模。脱模后再将木棒修剪掉。如果脱模后的肥皂需要修饰，可以塑胶刀进行修补。

结束语

定制皂工程拓展项目整合了CAD/CAM、模具、铸造、数控加工、化学等多方面的知识和技能，学生将这些知识、技能、连同自己的创造力和情感都融入小小的定制皂中，使定制皂成为一件独一无二的艺术品。在项目实施过程中每一个学生都体会到了制“皂”的无限乐趣。

定制皂的模具制造可以进一步和其他制造技术结合，比如硅胶翻模、激光雕刻、三维打印等，设计出更多的创新拓展项目。

参考文献

[1]鞠海华，王俊青. 以工程实际应用为背景的传感器实训课程的设计开发[J]. 教育教学论坛. 2015（12）： 218-219.

[2]谭大志，冉媛媛，周立静. 手工肥皂的实验设计[J]. 实验室科学. 2010（03）： 66-68.

[3]北京精雕集团. ArtForm软件概述[Z]. 2014http：// /.