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每个产品从研发工程师的图纸设计到市场销售,其需要在公司经历一定的研发周期(如目前一般公司都分为产品EVT/DVT/PVT/MP等研发阶段),特别是在EVT与DVT阶段,产品设计图纸刚被工程师设计出来,需要进行一系列的验证测试,此时公司从风险的角度出发,一般不会直接开发产品模具,而是采用一种最经济的方法进行测试验证,此时样品手板加工就变得尤为重要。市场上就产生了针对手板加工的公司与团队,专门研究产品手板的加工工艺与表面处理。目前手板工艺有CNC手板、3D打印手板、复模手板,其中CNC手板加工费用最高,3D打印费用最低,复模手板可以用于小批量试制。
手板材料一般有塑胶如ABS、POM、PC、PA6、PMMA等,以及金属如铝合金、镁合金、钢等,可以涉及家用电器、无人机、电子电脑、数码产品、通讯产品、医疗器械、健身器材等多个领域。
CNC手板是采用数控CNC机床根据设计图纸进行机械加工得到的产品样品。CNC加工适用任何手板加工,遇到特别复杂的零件需要拆件进行加工,加工的拆分零件再通过胶水等方式进行粘接得到最终样品。
CNC手板加工经验总结:
1、CNC加工复杂的零件,机床刀具不能一个零件加工出来需要拆件,然后粘接成型,该方式对强度与刚度有一定的影响,对于无人机产品一般不希望拆件。
2、产品零件壁厚太薄时,CNC加工容易破裂与零件变形,如无人机的壁厚0.5mm;目前手板厂的处理方式为先加工产品的一面,然后再用石膏填充后加工另外一面,从而确保产品不变形与破裂。
3D打印手板主要利用3D打印机根据设计图纸进行打印得到相应的样品。它的基本流程为先通过计算机建模软件建模,再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面,即切片,从而指导打印机逐层打印。
3D打印手板加工经验总结:
1、3D打印的塑胶结构件一般使用的材料为树脂,加工的零件比较脆,不适用多次拆 装,特别是卡扣结构比较多的零件,且需要多次拆装不适合使用3D打印。
2、3D打印零件与CNC零件相比,强度与刚度相对较弱,在对强度与刚度要求高的产品,不建议使用3D打印加工。
复模手板加工是通过复制原型来制作模型,具有制作周期短、成本低的优势。复模手板制作的过程涉及几个关键步骤:
1、原型制作:这可以通过3D打印或CNC加工的方式来完成。对于结构较为复杂的产品,建议选择3D打印作为制作原版的方式。
2、硅胶模具制作:在原版制作完成后,开始制作硅胶模具。硅胶与固化剂搅拌均匀后,进行抽真空排气泡处理,以避免硅胶固化时产生气泡,影响最终产品的质量。
3、浇注产品材料:将准备好的原料(一般分为A/B两个组分)按照一定的比例进行混合均匀,然后倒入硅胶模具中,在浇注过程中需要控制好材料温度与流动性,确保充分填充模具,并排除气泡。
4、材料固化与零件脱模:产品浇注后一般要放在抽真空的设备与保压的设备,让其充分固化,零件脱模主要由于硅胶模软模,直接拔出零件即可
5、复模零件后处理:去除多余的材料,成型披风的处理,表面打磨,以及零件成型时的变形矫正,从而使得加工零件满足图纸的要求。
复模手板加工经验总结:
1、硅胶模具一般只能重复使用10次,也就说一副硅胶模最多做10个左右合格的产品,对于多于10PCS以上的需要加工多副硅胶模具。
2、对于要求高精度的手板模型,建议使用CNC加工方式,因为复模过程中尺寸可能会缩水,误差会比较大。
3、复模产品壁厚受浇注/固化时的压力影响比较大,压力越大硅胶模压缩越紧,壁厚越薄产品重量越轻。例如无人机产品对重量要求比较高,更需要重点关注。
手板零件表面处理主要是让零件外观达到客户图纸要求,一般有喷砂处理、抛光处理、喷涂处理等。透明手板件加工主要有两种材料——PC和亚克力,这两种手板的制作方式基本是一样的,主要是CNC加工和真空复模、3D打印。亚克力需要用砂纸打磨加手工抛光,可达到透明的效果;而PC手板打磨后需要通过特殊熏蒸才能达到透明的效果;3D打印零件打印出模型后,需经过打磨,喷光油后,才会变成完全透明的手板模型。

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