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工业产品设计中,样板件的常用制作方法

Apr 15,21

手板”属于地方性行业用语,专业术语称之为:样件、验证件、样板、等比例模型等等。手板在不同的地方亦称为首板(广东叫法)。通俗点讲,产品在定型前少量制造的验证样件。

刚设计完成产品一般不能做到很完美,甚至无法使用,直接生产一旦有缺陷将全部报废,大大浪费人力物力和时间

所以,通常刚研发或设计完成的产品均需要做手板(prototype),需要模具生产的产品,通常会根据产品外观图纸或结构图纸先做出一个或几个,用来检查外观或结构合理性的功能样板。手板就是在没有开模具的前提下,验证产品可行性的。手板一般情况是少数的样品,制作周期短,损耗人力物力少,很快地找出产品设计的不足进而改善,为产品定型量产提供充足的依据。

制作手板的方式有很多种,不同的工艺各有优缺点。
  1. CNC精雕机加工
CNC雕刻机加工是比较传统的手板制作工艺,擅长小刀具精加工,具备铣削、磨削、钻孔和高速攻丝的能力,被广泛应用于3C行业、模具行业、医疗行业等多个领域。

CNC精雕机加工工艺生产出的手板,能非常精确的反映图纸所表达的信息,而且手板表面质量高,尤其在其完成表面喷涂和丝印后,甚至比开模后生产出来的产品还要光彩照人

CNC加工方式适合材料韧性要求高、产品大、精度高的产品。适合材料包括有机玻璃、树脂、木头、金属(包括铜、铝、硬度小于HRC40的软钢)等。
制作手板的CNC设备多数是3轴机器,一些结构复杂的工件需要拆分开加工再手工拼接起来,因为3轴机单次只能加工一个面。
2.3D打印成型
3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车,航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。
3D打印存在着许多不同的技术,它们的不同之处在于以可用的材料的方式,并以不同层构建创建部件。
3D打印常用材料有树脂、尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、不锈钢、铝材料、钛合金、镀银、镀金、石膏材料、橡胶类材料等。
3D打印成本低(材料利用率高)、周期快、操作简单、精度高,不限产品结构的复杂程度,都可以一体成型。这种成型方式最受青睐,它是传统加工方式的一种重要补充而不是替代。

3.硅胶复模成型
硅胶复模成型工艺是指在真空条件下对浇注料进行脱泡、拌和、预热、注型,并在60℃-80℃的恒温箱中进行2-3小时的二次固化成型的过程。
硅胶复模制作出的仿制品,能够到达ABS等原料的强度和硬度。利用一个硅胶模具可以做出20多件同样的产品。大大降低了产品的开发费用、周期和风险。
结构较为杂乱、壁厚均匀、满足一定功能和外观要求的小批量样件,开铁模具成本高,周期长,可以选择硅胶复模制作成型。
硅胶复模能制造的材料有ABSPCPP、软胶、PMMA、尼龙、PVC等等。
硅胶复模的缺点:模具不耐酸碱,不耐老化,寿命短,模具表面易出现痕迹、条纹、不光滑现象,因为模具是软模,公差在0.1-0.2mm的范围,所以产品精度不高。