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手板模型基本知识


一、制作手板的必要性?
1.为了检验外观设计;
2.检验结构设计;
3.避免直接开模具的风险性;
4.使产品面世时间大大提前。
二、什么是手板?
手板也叫首板、快速原型或mockup等,是体现设计意图的实物,在设计师完成产品设计后不用开模具,我们根据产品外观或结构图纸做出一个或几个与真实产品相同的用来检查外观、结构合理性或者作市场调研的样品。甚至可在其装配产品预定好的零件,进行更进一步的检验,大大提高产品开发与生产的安全性和可靠性。
手板是用实物表现设计,使设计更具体直观,是用创造性的工艺,创新产品!无论机器设备多先进,手板始终离不开精细的手工处理;先进的软件可以模拟出非常逼真的产品图,但手板不是模拟,而是真实地表现设计。任何缺陷与瑕疵都可以在产品开发的前期得以弥补和改良,使产品在开模之前有一个成熟的设计,降低产品开发的风险。
手板的分类
早期的手板因为受到各种条件的限制,主要表现在其大部分工作都 是用手工完成的,使得做出的手板工期长而很难严格达到外观和结构图纸的尺寸要求,因而其检查外观或结构合理性的功能也大打折扣。 随着科技的进步,CAD和CAM技术的快速发展,为手板制造提供了 更加好的技术支持,使得手板的精确成为可能。 另一方面,随着社会竞争的日益激烈,产品的开发速度日益成为竞 争的主要矛盾,而手板制造恰恰能有效地提高产品开发的速度。 正是在这种情况下,手板制造业便脱颖而出,成为一个相对独立的 行业而蓬勃发展起来。
手板按照制作的手段分,可分为手工手板和数控手板:
(1)手工手板:其主要工作量是用手工完成的。
(2)数控手板:其主要工作量是用数控机床完成的,而根据所用设备的不同,又可分为激光快速成形 (RP,Rapid Prototyping)手板和加工中心(CNC)手板。
A: RP手板:主要是用激光快速成型技术生产出来的手板。
B: CNC手板:主要是用加工中心生产出来的手板。
RP手板同CNC手板相比较各有千秋:
RP手板的优点主要表现在它的快速性上,但是它主要是通过 堆积技术成型,因而RP手板一般相对粗糙,而且对产品的壁厚有一定要求,比如说壁厚太薄便不能生产。
CNC手板的优点体现在它能非常精确的反映图纸所表达信息,而且CNC手板表面质量高,尤其在其完成表面喷涂和丝印后,甚至比开模具后生产出来的产品还要光彩照人。 因此,CNC手板制造愈来愈成为手板制造业的主流
手板按照制作所用的材料分,可分为塑胶手板和金属手板:
(1)塑胶手板:其原材料为塑胶,主要是一些塑胶产品的手板, 比如电视机、显示器、电话机等等。
(2)金属手板:其原材料为铝镁合金等金属材料,主要是一些 高档产品的手板. 比如笔记本电脑、高级单放机、MP3播放机、CD机等等。
三、手板的范围:
只要有开发,就有手板做,只是类型的不同。
四、手板模型制作过程:
五、制作新产品的手板的作用主要有以下几点:
1. 为了检验外观设计,手板不仅是可视的,而且是可触摸的,他可以很直观的以实物的形式把设计师的创意反映出来,避免了“画出来好看而做出来不好看” 的弊端。因此手板制作在新品开发,产品外形推敲的过程中是必不可少的。手板使所设计的产品更直观地展现在设计师面前,便于发现设计中存在的不足与缺陷,延展设计师们的创想;
2. 为了检验结构设计,因为手板是可装配的,所以它可直观的反映出结构的合理与否, 安装的难易程度。便于工程师发现产品结构中存在的工程、工艺问题,提出解决方案,优化产品结构及功能;
3. 由于模具制造的费用一般很高,比较大的模具价值数十万乃至几百万, 如果在开模具的过程中发现结构不合理或其他问题,其损失可想而知。 而手板制作则能避免这种损失,减少开模风险。开模板还可作为产品模具生产的参照,使模具制造更准确、更快捷,缩短开发周期,为产品抢占市场赢得先机;
4. 由于手板制作的超前性,你可以在模具开发出来之前利用手板作产品的宣传,甚至前期的销售、生产准备工作,及早占领市场,使产品面世时间大大提前;
5. 可作为展览会、交易会的实物展品,节省企业的开发成本。
(4)、使产品面世时间大大提前 由于手板制作的超前性,你可以在模具开发出来之前利用手板作产品的宣传,甚至前期的销售、生产准备工作,及早占领市场。
手板模型制作的工艺常识(CNC、SLA、复模等):
1.CNC电脑锣(CNC processing centre):CNC是电脑数控的机床按编号的程序用一块整版挖掘而成。CNC使用的是Mastercam系统,主要是用来控制CNC刀路。CNC数控铣床专门用来加工一些方的,不规则的物件,而车床则是加工圆的物件。CNC可以加工一些比较大的工件。最大可以达到1800*900*600。相对 SLA较便宜,满足手板的种类很多。目前在国内应用最为广泛。主要材料有ABS,PC,PMMA,金属主要是铝和铜。
CNC加工可以加工出精度相对较高的产品样品,应用材料主要有ABS、PC、PMMA、PP、铝、铜等,在制作治具夹具等产品时常用的有电木和铝合金;
CNC手板优势:韧性好,张度高,成本低,材料可选择性广泛。
2.复模(真空灌注):利用原有的样板,在真空状态下制作出硅胶模具,并在真空状态下采用PU材料进行浇注,从而克隆出与原版相同的,比原样板耐高温,强度硬度都好的复制件。如果客户要求做几套或是几十套时,适合用这种方法,这样大大降低了成本。
真空复模出来的产品样板有一定比率的缩水,真空复制产品样办成本一般来说会相对CNC低,即CNC加工多套样板的价格比CNC加工1套后再进行真空复模的价格低(对复模出来的样办材质有特殊要求的除外);
复模材料有:普通PU:较脆,韧性;透明PU:原材料较好,但价格是最贵的;类橡胶PU;8400软胶。
通过真空复模的技术可以有两种用途:
  A) 进行小批量的产品样品生产;
  B) 改变材质;可以将由石膏油泥雕刻的样板通过复模改变,到易于后续加工处理的PU或POLY的材质,或是将ABS材质改变为有特殊要求的材质(如:要求透明的、耐高温的、高强度的、或橡胶特性的等等)。
3.SLA激光成型(SLA laser molding):(国外用的较多)以计算机控制下的紫外光,按照事先编写好的程序来渐层扫描叠加固化而成,最接近设计图档,精度高,单间速度快。SLA省人工,编程容易,但是机器贵,成本高,材料脆韧性不足。一台SLA的效率相当于3台CNC的效率。在做小物件上SLA比CNC更有优势。大件则相反。
SLA使用的是Magic(编程软件)。放置SLA机器的室内专门有抽湿机来控制室内温度。SLA可以加工结构比较复杂点或精密点的工件,SLA精度高,速度快。误差可控制在±0.05mm。
4.表面处理
 经过多年的积累,我们对手板的处理已有了非常丰富全面的工艺,包括手工处理、喷漆(亮光、亚光、金属漆、橡胶漆、珠光漆等)、丝印、喷砂、抛光、电镀(真空镀、水镀)、烫金等等。
手工处理:对作出的样品进行打磨、装配,把零件组成一个成品。
喷油(spray paint):按客户的要求喷上颜色,我们公司是无尘喷油房,油也是最好的。
丝印(silk-screen):在手板样品上印字或图案。
移印:在手板不平的面上印字或图案。
雷雕(laser engrave):为了透光,会在一件透明件上喷两层油漆,打掉一层,露出一层。
电镀(plating):为了产品更醒目,涂上烙银的产品色,样件必须非常的光滑且没有杂质,然后浸泡在药水中(有水镀和真空镀),外发。水镀特点:不易刮花,不易掉色,不亮,需要的材料耐高温。真空镀很亮,且易刮花、掉色。
氧化(anodizing)(阳极处理):使铝的表面发生氧化反应,形成一层膜,不易刮花,不易腐蚀。
拉丝:在铝的表面拉出一条条细痕,质感更好。
高光(high-light effect):在样品上用高速CNC加工一圈,露出铝的本色。
烫金:在产品的部分细节贴上金或银的产品颜色。(此工艺现在已很少用)
过UV:在样品的表面上喷一层透明油,用紫外光烤干,产品更亮,且不易刮花。
泥雕(carved mud):针对玩具公仔类,外观都不是规则的,用机器无法加工出来的,所以用一块油泥手工雕刻出。
浮雕(relief):在一块板上铺一层油泥,然后雕出所需形状。看起来立体感很强,就像一个实物。
车床(lathe):加工一些小零件。
铣床(milling machine):铣CNC无法加工到或是需要修改的样件。
喷砂(sandblasting):电脑锣出来的样件上面有很多残留的塑胶,人工处理起来很麻烦。特别是孔多,或是多扣位的地方,处理起来特别浪费时间,所以用喷砂机把样件上面的残留塑胶打掉。
喷砂机
打磨(polishing):机器锣出来的东西是很粗糙的,所以要用砂纸进行磨光。
清角(corner clearing):样件有很多地方要求的是直角,但机器无法锣出直角的(因为铣刀是圆的)需要人工把直角清出。
烤漆(baking paint):是一种比较特殊的漆。经过烘烤后才能干的漆,比如:橡胶油。
熏PC(PC smoked):PC样件经过打磨抛光以后,但还不能像PMMA那样透明,所以要用一种化学原料熏这块PC样件,达到透明的程度。
打火花:用火花机将铝,铁,钢材能导电的五金按客户的要求形状打火花。一般是用来加工难度比较高工件,如:内腔等难于利用CNC加工的工件。


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