手板模型验证的重要性

1.手板模型验证的必要性

手板模型是指根据产品设计的外观图或结构图制作出来的产品样板或者产品模型，用来检测和评审外观、机构的合理性，也用于向市场提供样品，通过市场检验满意后或者经过修改满足市场需求后再开模进行批量生产（图5-51）。

手板模型制作是产品设计中的重要环节，模型制作能够使设计师获得空间造型，用空间形态方式表达设计构思，并把设计创意更好地付诸实践。产品设计者学习手板模型制作的目的主要有三个方面：

（1）获得立体表达设计的知识；

（2）将模型制作作为设计实践的过程；

（3）将制作出来的样品作为展示、评价和验证设计的实物依据。

手板模型的验证可以降低直接制造的风险，能够在批量生产前看到产品全貌，抢先占领市场。手板模型处在产品设计与批量生产环节之间，起到了桥梁作用，为产品设计走向市场提供了高效、快捷、经济的解决方案（图5-52）。

图5-51　手板模型制作过程

图5-51　手板模型制作过程

图5-52　手板模型作用示意

2.手板模型的分类

（1）外观手板（图5-53）。外观手板是按照产品的外观设计图纸生产的产品样板。外观手板是可视的、可触摸的实体，它可以很直观地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。外观手板能直观地评审造型设计方案的人机合理性、赋予色彩、材质表达、产品整体形态，对检验和优化产品的外观设计有举足轻重的作用。

图5-52　手板模型作用示意

2.手板模型的分类

（1）外观手板（图5-53）。外观手板是按照产品的外观设计图纸生产的产品样板。外观手板是可视的、可触摸的实体，它可以很直观地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。外观手板能直观地评审造型设计方案的人机合理性、赋予色彩、材质表达、产品整体形态，对检验和优化产品的外观设计有举足轻重的作用。

图5-53　外观手板

（2）结构手板（图5-54）。结构手板是按照产品的结构设计图纸生产的可装配的、可实现真实功能的产品样板。结构手板对产品装配工艺合理性、装配的难易度、模具制造工艺及生产工艺的分析和评审都起到非常直观的作用，方便设计者及早发现问题，优化设计方案，降低直接开模的风险。

图5-53　外观手板

（2）结构手板（图5-54）。结构手板是按照产品的结构设计图纸生产的可装配的、可实现真实功能的产品样板。结构手板对产品装配工艺合理性、装配的难易度、模具制造工艺及生产工艺的分析和评审都起到非常直观的作用，方便设计者及早发现问题，优化设计方案，降低直接开模的风险。

图5-54　结构手板

（3）模型手板（图5-55）。模型手板是按照产品或产品图纸，以一定的比例（放大/缩小）生产的产品模型。模型手板一般用于参加展会等市场推广、商业洽谈活动，为企业赢得市场先机。

图5-54　结构手板

（3）模型手板（图5-55）。模型手板是按照产品或产品图纸，以一定的比例（放大/缩小）生产的产品模型。模型手板一般用于参加展会等市场推广、商业洽谈活动，为企业赢得市场先机。

图5-55　模型手板

3.手板模型行业典型制作流程

早期的手板模型因为受到各种条件的限制，其大部分工作都是由手工完成的，这使得手板模型的加工期长且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技术和CAM技术的快速发展为手板模型制造提供了更好的技术支持。数控加工中心（CNC）、精雕机、数控铣床、激光成型机，以及大量的后期工艺制作配套设备的普及使手板制作拥有了真正意义上的“精确”“快速”和“绚丽”； 另一方面，随着市场竞争的日益激烈，产品的开发速度日益成为竞争的主要矛盾，而现代化工艺的手板制作恰恰能有效地提高产品开发的效率。

快速成型手板制作主要有以下两种方式：

一种是RP（激光成型）（加法生产模式）。RP手板模型的优点主要表现在它的快速与易操作上，其主要是通过光敏树脂等材料堆积技术成型。成本较低的RP手板模型相对粗糙，材料单一，不能反映材料的真实特性，而且对产品的壁厚有一定要求，如壁厚太薄便不能生产。而精度较高的手板模型设备与材料费用又过于昂贵（图5-56）。

另一种是CNC（电脑控制加工中心）（减法生产模式）。CNC数控加工的优点是能非常精确地反映图纸所表达信息和材料特性，表面质量高，但技术要求高，目前以运用CNC技术为主的手板模型制作已经成为一个行业，是手板制造业的主流。在工业设计行业内提到的手板一般都是指用CNC数控加工制作完成的手板模型（图5-57）。

手板模型行业典型加工流程大致可以分为九道工序，分别为收取图档、前期分析、CNC编程、CNC加工、手工修正、抛光打磨、喷涂与丝印、手工组装、质检发货等（图5-58）。

下面以灯具手板模型制作为例，讲解手板模型典型制作流程。

（1）收取图档与加工文件整理。在手板模型加工之前，无论由专业手板公司制作还是自主加工，首先都要进行加工文件整理工作。需要整理的加工文件有三维格式源文件、CMF图示文件、丝网印刷源文件等（图5-59和图5-60）。

图5-55　模型手板

3.手板模型行业典型制作流程

早期的手板模型因为受到各种条件的限制，其大部分工作都是由手工完成的，这使得手板模型的加工期长且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技术和CAM技术的快速发展为手板模型制造提供了更好的技术支持。数控加工中心（CNC）、精雕机、数控铣床、激光成型机，以及大量的后期工艺制作配套设备的普及使手板制作拥有了真正意义上的“精确”“快速”和“绚丽”； 另一方面，随着市场竞争的日益激烈，产品的开发速度日益成为竞争的主要矛盾，而现代化工艺的手板制作恰恰能有效地提高产品开发的效率。

快速成型手板制作主要有以下两种方式：(www.xing528.com)

一种是RP（激光成型）（加法生产模式）。RP手板模型的优点主要表现在它的快速与易操作上，其主要是通过光敏树脂等材料堆积技术成型。成本较低的RP手板模型相对粗糙，材料单一，不能反映材料的真实特性，而且对产品的壁厚有一定要求，如壁厚太薄便不能生产。而精度较高的手板模型设备与材料费用又过于昂贵（图5-56）。

另一种是CNC（电脑控制加工中心）（减法生产模式）。CNC数控加工的优点是能非常精确地反映图纸所表达信息和材料特性，表面质量高，但技术要求高，目前以运用CNC技术为主的手板模型制作已经成为一个行业，是手板制造业的主流。在工业设计行业内提到的手板一般都是指用CNC数控加工制作完成的手板模型（图5-57）。

手板模型行业典型加工流程大致可以分为九道工序，分别为收取图档、前期分析、CNC编程、CNC加工、手工修正、抛光打磨、喷涂与丝印、手工组装、质检发货等（图5-58）。

下面以灯具手板模型制作为例，讲解手板模型典型制作流程。

（1）收取图档与加工文件整理。在手板模型加工之前，无论由专业手板公司制作还是自主加工，首先都要进行加工文件整理工作。需要整理的加工文件有三维格式源文件、CMF图示文件、丝网印刷源文件等（图5-59和图5-60）。

图5-56　快速成型机

图5-56　快速成型机

图5-57　CNC数控加工

图5-57　CNC数控加工

图5-58　手板模型行业典型制作流程

图5-58　手板模型行业典型制作流程

图5-59　灯具Rhino文件

图5-59　灯具Rhino文件

图5-60　灯具CMF图示文件

（2）前期分析与拆图（图5-61）。分析产品的形态特征与技术要求，并根据手板模型制作工艺的特点编排加工方式。手板模型加工的原料是板材，有一定的厚度限制。在加工手板模型时，要用多块板材加工再拼接形成需要的产品，在软件中实现这样的工作就叫作拆图。拆图可以有效地利用材料，提高加工效率，降低成本。

（3）CNC编程与加工。将拆分好的部分文件输入数控加工编程软件Mastercam，编写加工刀具与加工路径等数控加工代码，并将代码输入CNC加工设备，将各个部件加工完毕（图5-62和图5-63）。

（4）后期表面处理（图5-64）。将加工完成的部件进行手工修正，将一些加工的瑕疵和配合不到位的地方逐一处理。将灯具主体相同材质的部件装配起来进行粘接，将接缝处修整打磨。模型的后期处理需要经过多次反复，直到满足设计要求为止。

图5-60　灯具CMF图示文件

（2）前期分析与拆图（图5-61）。分析产品的形态特征与技术要求，并根据手板模型制作工艺的特点编排加工方式。手板模型加工的原料是板材，有一定的厚度限制。在加工手板模型时，要用多块板材加工再拼接形成需要的产品，在软件中实现这样的工作就叫作拆图。拆图可以有效地利用材料，提高加工效率，降低成本。

（3）CNC编程与加工。将拆分好的部分文件输入数控加工编程软件Mastercam，编写加工刀具与加工路径等数控加工代码，并将代码输入CNC加工设备，将各个部件加工完毕（图5-62和图5-63）。

（4）后期表面处理（图5-64）。将加工完成的部件进行手工修正，将一些加工的瑕疵和配合不到位的地方逐一处理。将灯具主体相同材质的部件装配起来进行粘接，将接缝处修整打磨。模型的后期处理需要经过多次反复，直到满足设计要求为止。

图5-61　前期分析与拆图

图5-61　前期分析与拆图

图5-62　CNC编程

图5-62　CNC编程

图5-63　CNC加工

图5-63　CNC加工

图5-64　后期表面处理

（5）喷涂与组装。首先是根据标注的PANTONE色号在色卡上选择对应的颜色。根据色卡颜色进行调色，调色要反复进行，并进行试喷，以保证调出的颜色准确、合适；然后将最终调整好的颜色装入喷枪中，根据CMF图示文件中表面处理的要求进行喷涂。不同的颜色材质采用分步骤喷涂的方式进行（图5-65和图5-66）。最后将喷涂好的部件组装到一起，一个灯具的手板模型就制作完成了（图5-67）。

图5-64　后期表面处理

（5）喷涂与组装。首先是根据标注的PANTONE色号在色卡上选择对应的颜色。根据色卡颜色进行调色，调色要反复进行，并进行试喷，以保证调出的颜色准确、合适；然后将最终调整好的颜色装入喷枪中，根据CMF图示文件中表面处理的要求进行喷涂。不同的颜色材质采用分步骤喷涂的方式进行（图5-65和图5-66）。最后将喷涂好的部件组装到一起，一个灯具的手板模型就制作完成了（图5-67）。

图5-65　根据PANTONE色号调色

图5-65　根据PANTONE色号调色

图5-66　喷涂

图5-66　喷涂

图5-67　灯具手板模型

图5-67　灯具手板模型