企业:重庆沅呈模型设计服务有限公司
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手板模型制作是产品从设计到量产的关键环节,通过实体模型验证设计可行性、优化细节并加速沟通。其制作流程需结合设计需求、材料特性和工艺精度,以下为标准化步骤及关键要点:
一、前期准备阶段
1. 需求分析与设计确认
明确目标:确定手板用途(验证结构、外观展示、功能测试等)、精度要求(如±0.1mm)及交付周期。
设计文件审核:检查3D图纸(STP/IGES格式)的完整性,确认壁厚、倒角、装配关系等工艺可行性。
案例:若需测试手机外壳的按键手感,需在图纸中标注按键行程、弹性系数等参数。
2. 材料与工艺选择
材料类型适用场景工艺匹配成本与周期
ABS塑料外观验证、小批量试产CNC加工、3D打印(SLA/FDM)中等成本,3-5天
PC材料透明部件、高强度需求CNC加工、真空复模较高成本,5-7天
铝合金结构验证、散热测试CNC加工、压铸高成本,7-10天
硅胶软胶按键、密封件测试3D打印模具+浇注低成本,2-3天
工艺选择逻辑:优先采用CNC加工高精度部件,复杂结构可结合3D打印快速成型,批量需求则通过真空复模降低成本。
二、模型制作阶段
1. 数据处理与编程
模型修复:使用Geomagic、Magics等软件修复3D模型中的破面、重叠等问题。
工艺编程:
CNC加工:生成G代码,优化刀具路径(如分层铣削、螺旋下刀)以减少加工时间。
3D打印:调整支撑结构、层厚(如0.1mm)和打印方向(避免悬空结构)。
2. 加工与成型
CNC加工:
设备选择:三轴/五轴机床根据复杂度匹配,精度可达±0.02mm。
工艺要点:粗加工留余量(0.2-0.5mm),精加工采用小刀具(如Φ0.5mm球刀)提升表面质量。
3D打印:
SLA工艺:光敏树脂固化,适合高精度细节(如0.05mm层厚),但需后处理去支撑。
FDM工艺:PLA/ABS耗材,成本低但表面粗糙,需打磨抛光。
真空复模:
流程:硅胶模具制作→母模处理(喷脱模剂)→PU料浇注→固化脱模。
优势:单件成本低至百元级,适合50件以内小批量生产。
3. 表面处理与组装
表面处理:
打磨抛光:从粗砂纸(240目)到细砂纸(2000目)逐级打磨,消除加工痕迹。
喷涂上色:底漆→面漆→光油三步工艺,颜色匹配Pantone色卡,附着力需通过百格测试。
电镀/氧化:铝合金部件可阳*氧化(如黑色、银色),塑料件需真空镀膜。
组装调试:
机械装配:检查螺纹孔、卡扣配合度,必要时调整公差(如±0.05mm)。
功能测试:验证按键手感、运动部件顺滑度、电路连通性等。
三、质量检测与交付
1. 检测标准
尺寸精度:使用三坐标测量仪(CMM)检测关键尺寸,误差需在±0.1mm内。
外观缺陷:目视检查缩水、毛刺、色差等问题,缺陷率需低于1%。
功能验证:模拟实际使用场景(如跌落测试、高温老化)确保可靠性。
2. 交付与反馈
交付内容:手板模型、检测报告、工艺建议(如量产模具优化方向)。
客户反馈:收集设计、工程、市场部门意见,迭代优化下一代手板。
四、常见问题与解决方案
问题原因解决方案
表面粗糙CNC刀具磨损、3D打印层厚过大定期更换刀具,优化打印参数(如0.05mm层厚)
装配干涉公差设计不合理采用GD&T(几何尺寸与公差)标准,预留0.1mm间隙
硅胶模具寿命短母模脱模剂不足增加脱模剂喷涂次数,优化模具排气结构
颜色偏差喷涂环境湿度高在恒温恒湿车间作业,使用色差仪校准
五、流程优化建议
数字化协同:通过PLM系统实现设计、工艺、生产数据共享,减少沟通误差。
模块化设计:将复杂模型拆分为标准模块,通过组合快速生成变体手板。
自动化后处理:引入机器人打磨、UV固化等设备,提升效率与一致性。
六、总结
手板模型制作流程需遵循“需求驱动、工艺适配、质量可控”的原则,通过以下关键步骤实现交付:
前期规划:明确需求、优选材料与工艺。
中期精细加工:结合CNC、3D打印、复模等技术,确保精度与效率。
后期严格检测:通过尺寸、外观、功能三重验证,保障模型质量。
在工业4.0背景下,手板制作正逐步向数字化、智能化、柔性化方向演进,成为企业缩短研发周期、降低试错成本的核心工具。