手板模型制作讲述

    CNC手板模型优越性主要在于：

1)加工速度快、成本低，可以达到很高的加工精度，表面质量和一些细微局部在加工制作的后处理阶段能很好的弥补；

2)手板模型制作的材料选择范围广，可以满足不同客户的需要，保证手板模型材料和批量零件材料的一致性，可以完成对于快速原型很难实现的透明零件的制造；

3)加工设备简单，采用一般的三维数控铣床甚至雕刻机就可以进行生产，经济性好，推广迅速。

    随着人们对手板模型要求的提高，更加强调手板模型的精度、强度、刚度，CNC手板模型正越来越广泛的取代传统手工模型，即使是盒类模型，为保证精度和强度，只要尺寸不是很大，也采用数控切削加工的方法生产，一些工业设计者甚至利用机械手切削加工陶土模型。

下面把目前常用的快速成型工艺在手板模型制作方面作一下介绍和分析：

1)SLA

    SLA（Stereo Lithography Apparatus）光敏树脂选择性固化是目前应用最广泛的一种快速成型技术。在主要的几种快速成型工艺方法中，光固化成型法是最早被提出并商业化应用的，1986年美国的Charles W Hull博士在他的博士论文中提出用激光照射液态光敏树脂，固化分层制作三维物体的快速成形概念，并申请了专利，1988年，美国的3D systems公司根据该专利商业化了台现代快速成型机SLA250，用液态树腊选择性地固化成形零件，开创了快速成型技术的新纪元。光敏树脂会吸收空气中的水分，导致变形，影响模型精度，所以加工后需进行二次固化、防潮等后处理。加工过程为防止薄壁构件的变形，需要增加支撑结构，有的支撑结构需在未完全固化时手工去除。光敏树脂选择性固化技术在手板模型企业应用较少最重要的原因当然是成本，SLA机的加工能力按体积计算，单坐标尺寸小，许多大尺寸零件无法加工，而大型机手板模型生产企业很难承受。材料成本目前约10一20元/克，而且包括支撑件等附加部分。另一方面光敏树脂与常用材料差异很大，限制了模型的着色、上金加工。当然成本问题随着生产规模扩大，至少能部分解决。目前光敏树脂选择性固化快速成型技术作为手板模型企业的备选加工方式，用于制作中小型复杂工件手板模型。

2)FDM

    FDM（Fused Deposition Modeling）熔融沉积成型工艺是将材料加热熔化在喷头控制下堆积成型，FDM可用目前常用塑料材料，如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC、工程塑料PPSF以及ABS与PC的混合料等实现。目前开发了水溶性支撑技术，使得去除支撑结构简单易行， FDM快速原型技术的主要缺点是FDM原型内部填充不完全，为控制成型，喷出的材料先丝状凝结，结果相邻丝材之间存在没有被填充的空隙，粘接强度与材料本身相比有距离，事实上是交错叠加形成的各向异性网状实体，成型精度低，光洁度差，速度慢。

3)SLS

    SLS（Selected Laser Sintering）选择性激光烧结采用激光对粉末材料进行选择性烧结，目前可用的SLS材料有很多种，包括高分子粉末、金属粉末，烧结过程中为防止收缩变形，需烧结部分结构疏松的支撑件，增加了成本。SLS成型组织较疏松，表面粗糙多孔，经过浸蜡、渗脂等强化处理可直接用于要求不高的模型制作，还间接可用于模具的制作，既大大提高了新产品的研制速度又节省了新产品试制和模具制造的费用。

4)LOM

    LOM（Lamimted Object Manufacturing）层合实体制造主要通过粘合分层切片来制造零件，适合制作大中型简单原型件阎，成型时间较短。现有的LOM机主要采用纸板，难以构建复杂曲面零件，强度低，造型后需要加固、防潮处理。铜、钢等金属箔片的生产存在许多问题，有的研究机构不得不提出切片时增加切口的斜度。

    目前，许多科研人员在通过各种优化的方法提高分层拟合的精度，但尚有一定距离。快速成型设备目前尚未成为手板模型企业的标配，只是在大型手板模型制造企业配置，多以SLA光敏树脂选择性固化为主。

 因此CNC手板模型的研究在目前技术条件下具有非常现实的意义。

    模型是设计的重要表现，传统模型主要依赖手工制作，材料以易成型的粘土、石膏等为主，精度低、工期长。以CAD/CAM技术为核心的CNC手板模型，可以根据产品要求的材料，直接迅速加工出所要求的手板模型，很多研究工作者把此类加工方法归为快速原形制造。

     随着产品技术要求的提高，对手板模型生产企业提出了更高的要求：

①手板模型装配关系复杂，精度更高；

②喷涂、上金等后续加工对手板模型表面质量要求高；

③时间紧，很多企业不计成本的期望立即得到产品手板模型。

      在激烈的市场竞争中如何快速高效的完成手板模型的生产，是所有手板模型生产企业面临的?卮罂翁狻Ｉ钲诳?B style="mso-bidi-font-weight: normal">手板模型公司的研究工作主要围绕以下几个方面开展：

①根据数控加工和自动编程的要求，科学做好CAD模型的处理，既保持和设计原意的-致，又符合加工要求；

②科学合理高效规划刀具路径，优化工艺参数，在给定的加工精度要求下，缩短刀具路径长度，提高数控程序加工效率；

③在普通数控机床上运用高速加工的理论，通过对数控程序的优化，提高数控加工程序的实际运行速度，并通过实验对比验证，以提高复杂曲面的加工速度和精度；

④从塑料切削加工工艺原理入手，结合手板模型装配和表面后处理的要求，合理选取CNC加工精度与余量，以达到效率和效益的。

   CNC手板模型

   CNC手板模型是现代工业的产物，综合计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)等先进技术，把CAD三维造型用整块材料在数控机床上挖掘而成，因此称为CNC手板模型。CNC手板模型不但精度高，而且材质一致性好，真实感强，表面质量可以达到很高的水平，在抛光、喷砂、喷漆、丝印、喷釉、电镀等后续加工后，制作效果完全可以同模具生产的产品相媲美，甚至更高。九十年代以后，随着数控机床的大量应用，数控加工的成本迅速降低，人们发现用数控机床加工手板模型不但尺寸精度高、速度快，成本也有竞争性，使手板模型的大量制作成为可能。另-方面，随着数控技术的发展，许多原来不能加工的细微结构，都能用数控加工来完成。同时随着生活水平提高，产品的多样化，产品的开发速度日益提高。正是在这种情况下，CNC手板模型制造业便脱颖而出，成为一个相对独立的行业而蓬勃发展起来.

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