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技术分享

手板工艺

通常刚研发或设计完成的产品均需要做手板,手板是验证产品可行性的第一步,是找出设计产品的缺陷、不足、弊端最直接且有效的方式,从而对缺陷进行针对性的改善,直至不能从个别手板样中找出不足。至此,通常还需要进行小量的试产进而找出批量里的不足以改善。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,大大浪费人力和物力和时间;而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。

通俗点讲,手板就是在没有开模具的前提下,根据产品外观图纸或结构图纸先做出的一个或几个,用来检查外观或结构合理性的功能样板。手板在不同的地方亦称为首板。

沿革

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。

分类

按制作手段分

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: SLA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。

按所用材料分

手板按照制作所用的材料,可分为塑胶手板、硅胶手板、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)硅胶手板:其原材料为硅胶,主要是展示产品设计外形的手板,比如汽车、手机、玩具、工艺品、日用品等等。
(3)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。

按手板层次

按其所要实现效果,可分为外观手板,结构手板,功能手板:
(1)外观手板:主要检测产品的外观设计,要求外观精美,颜色准确,对内部的处理要求不高。
(2)结构手板:主要检测产品的结构合理性,对于尺寸要求较高,对外观要求相对较低,国外对这类要求尤为严格。
(3)功能手板:要求实现跟真正的产品一样完全相同的外观,结构及功能,可以理解为未上市的成品,是要求最高,难度最大的一类手板。

手板制作

(1)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。
(2)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。便于及早发现问题,解决问题。
(3)避免直接开模具的风险性
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。
(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。

加工工艺

手板制作方式有手工制作手板和数控手板。在早期,没有相应的设备,数控技术落后,手板制作主要靠手工完成,材料、工艺都有很大的局限性。很少有纯手工手板了。数控手板精度较高,自动化程度高,做出来的手板能体现批量生产产品的效果,后期辅以细节部分手工打磨等工序,所以当前手板制作多数是用数控加工的方法。

加工方法

数控手板按加工方法分为激光快速成型(SLA/SLS)和CNC加工两种,两者各有其专门的加工材料。

1、激光快速成型(SLA/SLS)
激光快速成型由原材料的不同分为SLA和SLS两种。
SLA是采用立体雕刻(Stereolithography)原理的一种工艺,又称光敏树脂选择性固化,是最早出现的一种快速成型技术。过程是:在树脂槽中盛满液态光敏树脂,它在紫外激光束的照射下会快速固化。成型过程开始时,可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度,聚焦后的激光束,在计算机的控制下,按照截面轮廓的要求,沿液面进行扫描,使被扫描区域的树脂固化,从而得到该截面轮廓的树脂薄片。然后,工作台下降一层薄片的高度,以固化的树脂薄片就被一层新的液态树脂所覆盖,以便进行第二层激光扫描固化,新固化的一层牢粘结在前一层上,如此重复,直到整个产品成型完毕。最后进行清洗、去处支撑、二次固化以及表面光洁处理等。
光敏树脂选择性固化快速成型技术适合于制作中小形工件,能直接得到树脂或类似工程塑料的产品。SLA快速原型的手板表面质量较好、系统分辨率高、成型精度较高。
SLS的加工方法与SLA技术相似,但用粉末原料取代了液态光聚合物,并以一定的扫描速度和能量作用于粉末材料。在成形过程中,激光参数以及粉末的特性和烧结气氛是影响烧结成形质量的重要因素。SLS快速原型能生产最硬的手板,而且可以采用多种原料,例如绝大多数工程用塑料、蜡、金属、陶瓷等,零件的构建速度高,无需对零件进行后矫正,无需设计和构造支撑。

2、CNC快速成型
CNC在机械加工业用处广泛,技术相对成熟。用于手板加工。效果以及精度也非常好,首先考虑的手板加工手段。

手板分类

a、ABS(国产、进口、透明、黑色、超高耐温等)
b、475胶板、电木、塑料王等。
c、POM(赛钢)、PMMA(亚加力)、PC、PP、PA、BT、PVC等。
d、铝、铜.其他类合金
另手板在国外一般采用3D打印技术制作,是很成熟的市场,手板也可以称之:首办,手办,首板,模型等,英语常称之:prototyype,model.

生产管理

管理特点

手板在中国得到了快速发展,生产所需机器设备都已十分先进,大多数的手板生产企业管理还停留在手工管理上,从接单-下单-编程-CNC加工-手工后处理-品检-出货 ,每一个定单都是一张纸走全程。一套定单所涉及到的数据并不能在一张纸上表达清楚。机器设备并没有和先进的管理方式接合到一起去,由于手板产品都是非标产品,生产过程中的材料浪费,效率低下已经不适合手板企业在同行业中的竞争。

管理方式

个别手板企业的经营者已发现,手板企业创大必须有好的管理方式:ISO的实施、高素质的员工队伍、先进的加工制造设备再加上先进的管理解决方案,从客户管理、业务管理、项目管理、跟单管理、编程管理、CNC管理、刀具管理、Sla管理、品质管理、仓库管理、客户反馈管理、财务管理等全方位管理,精细化到每一个零件,每一个加工刀路,跟单人员可以实时跟进生产时度,市面上已经专门针对手板行业生产特点开发出的管理软件,在行业内部已经得到推广,为中小手板企业的发展起到了很大的推广作用。
手板行业是最适合系统管理的行业,可以把企业内电脑的整体优势发挥出来,为整个管理流程起到直正的作用。
提高手板企业的管理方式已势在必行,以在行业竞争中立不败之地。
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