产品首版制作
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第二章 手工首版制作

第一节 ABS手工模型制作

一、ABS材料简介

ABS树脂是一种共混物,英文名Acrylonitrile-butadiene-styrene(简称ABS),中文名丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物,这三者的一般比例为20∶30∶50(熔点为175℃)。ABS具有极佳的抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性,并且还有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点,容易涂装、着色,还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工。因此,ABS广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域,是一种用途极广的热塑性工程塑料。在首版制作中,最常用的是1~2mm的薄型ABS板材,如图2.1所示。

图2.1 ABS薄型板材

二、ABS手工模型的主要制作种类

1.ABS快速模型制作

使用ABS薄型板材,可进行快速手工模型制作。该类模型能够快速实现真实产品的体量、尺度或操作的动作空间和范围,主要用于产品设计流程前期创意模型制作阶段,制作产品概念快速模型。它是手工首版制作中一个较简便的常用方法。

(1)制作工艺

ABS快速模型制作主要采用粘制工艺。粘制工艺是一种在不使用任何塑具的条件下完成其造型的制作工艺,是把加工好的零部件半成品按既定位置粘接起来,并保证具有一定牢度的方法。其特点是不受加工设备条件的制约,以手工加工为主,工具简单,适合制作以平板拼制为主的模型。粘制对象的尺寸、角度、弧度的准确性、合理性,以及粘制的牢度等,将直接影响到模型的设计效果。

粘制用的材料与工具有各种溶剂、医用注射器、毛笔、方铁等。粘制操作时,先用毛笔在被黏面上刷涂溶剂或胶,然后将两被黏面黏合,或者将两待粘的被黏面先拼合在一起,再用注射器吸取溶剂,然后慢慢注入拼合的缝隙中,被黏面溶蚀后相互粘接。刷涂溶剂或注入溶剂时,溶剂量不要太多,以免溶剂溢出弄到不粘接面上,产生溶蚀而失去表面光洁。

通过粘制可以掌握正确的画线、下料、锉削和拼粘方法,并对制作模型用的各种材料的性能有一个直观的感性认识,提高正确运用模型材料的能力。

(2)制作步骤

ABS手工快速模型的制作步骤包括:

①下料。按照图样尺寸,分析所需模型部件形状,在板料上用勾刀划线,直线的下料是利用钢直尺和钩刀沿线压尺勾画,勾画数遍后,即可折,如图2.2所示。曲线的下料则是利用曲线锯沿线进行锯切。

图2.2 下料

②粗修料。用砂带机和锉刀等打磨工具,将所下料块的毛边修整,以达到尺寸的要求,如图2.3所示。

图2.3 粗修料

③精修料。在粘制之前,可先用胶带将板料固定,再进一步修料(图2.4),以达到能够精确粘制的程度。

图2.4 精修料

④粘制。将修整后的料块拼合固定后,用注射器将粘接溶剂(三氯甲烷)注入拼合缝隙中(图2.5),稍等片刻即可黏合。或者用毛笔在被黏面上刷涂溶剂或胶,然后将两被黏面黏合。

图2.5 粘制

⑤精修磨。粘制后,对表面的痕迹、缺陷进行打磨修整,可用ABS专用填缝剂进行修补(图2.6),以达到所要求的表面精度和尺寸。

图2.6 精修磨

⑥喷漆。根据设计效果图的要求,进行表面喷漆绘制处理。如图2.7所示均匀喷涂时罐体与被涂面保持大约20cm左右距离,如图2.8(a)所示为正确喷涂角度,如图2.8(b)所示为错误喷涂角度。另外,喷漆时应先打底漆,金属一般用防锈底漆,木质、塑料等用白色做底漆,目的是将面漆喷在白色的底面上,使颜色更加纯正。然后喷面漆,一般喷三层可完全覆盖,一层干的时间为5~15min,全干的时间为半天。

图2.7 喷漆

图2.8 喷漆角度

根据以上步骤,完成最终的灯具模型制作,如图2.9所示。同法,制作完成叉车手工模型制作中前叉和门架的快速模型制作,如图2.10所示。

图2.9 灯具快速首版模型

图2.10 叉车手工模型中前叉和门架的制作

(3)工具材料

①测量工具,主要包括钢直尺、直角钢尺、圆规、游标卡尺等,如图2.11所示。用于量取图纸尺寸以及在ABS板材上画线等。

图2.11 测量工具

②切割工具,主要包括曲线锯和电锯、勾刀,如图2.12所示。用于ABS板材的切割下料。

图2.12 切割工具

③打磨工具,主要包括各种砂轮机、砂带机、砂纸、打磨棒和抛光蜡等,如图2.13所示。主要用于修正下料的边缘光滑平整度。

图2.13 砂轮机、砂带机、砂纸、打磨棒,抛光蜡

④粘制工具,主要包括丙酮或二甲苯等ABS专用胶水,如图2.14所示。

图2.14 ABS专用胶水

⑤修补工具,主要包括ABS专用填缝剂、原子灰等材料,如图2.15所示。

图2.15 ABS专用填缝剂、原子灰

2.ABS曲面手工首版制作

ABS曲面手工首版制作,是在快速首版制作的基础上增加了翻制阴阳模,制作产品模型曲面的步骤。它能使制作的模型形态更加丰富和美观,使设计师在真正现实空间中感受与理解曲线、曲面和造型。

(1)制作工具与材料

除了与ABS快速首版制作相同的工具和材料部分,另外还需要的材料包括翻模所需的石膏粉、木板、有机玻璃,所需工具还包括烘烤箱、隔热手套等。

(2)制作步骤

下面以汽车ABS首版制作来展示带曲面ABS板材模型制作过程。图2.16至图2.22为制作步骤。

①准备工作。在制作之前,需完成模型的尺寸三视图,如图2.16所示。

图2.16 汽车模型尺寸三视图

②制阴阳模。需制作一个凸模和一个凹模,用于ABS板的曲面压制。模具材料可使用石膏或者密度板。如图2.17所示为制作完成的石膏阴阳模,用于压制汽车模型曲面。

图2.17 翻制阴阳模

③修模。将翻制完成的石膏阴阳模,进行打磨修正,如图2.18所示。去除毛边和表面不平整,如有凹坑,可用未凝固的石膏进行修补。待冷却凝固后继续打磨修整。

图2.18 修模

④压制。对ABS塑料板进行热变形处理。在温度为93~118℃的烤箱中烘烤ABS塑料板,待其变软后取出,进行曲面压制,如图2.19所示。一些局部的车体曲面需要单独通过做出石膏阴阳模来制作。

图2.19 压模

⑤粘制。对压制好的板材进行基本结构架设,使用ABS专用胶水进行部件粘贴,如图2.20所示。

图2.20 粘制

⑥打磨与表面处理。使用砂纸、打磨棒等工具对边缘毛刺进行打磨,如图2.21所示。然后进行喷漆。

图2.21 打磨与表面处理

⑦安装电气件和内饰。接上前灯、尾灯、转向灯的电路,用海绵、泡沫板等做汽车座椅等内饰(图2.22),完成整体的装配。

图2.22 安装电气件和内饰

最终完成效果如图2.23所示。

图2.23 车体模型最终效果