产品设计中工业手板模型制作的作用及影响设计相关因素解析

产品设计中工业手板模型制作的作用及影响设计相关因素解析

对于工业设计师来说，工业手板模型制作你一定知道，对于从业人员来说，手板模型是产品设计落地的重要验证，它影响着产品设计的最终成型。下面优概念工业设计就为广大工业设计新人解析产品设计中工业手板模型制作的作用及影响设计相关因素。模型制作，手板制作，其实都是将3D数据转化加工成实物模型，都叫模型制作。手板模型制作在整个工业设计系统中占据着非常重要的一环，它是对工业设计外观形体与思维的验证，也是对结构工程设计可行性的验证，是不可或缺的验证环节。

很多工设专业毕业的童鞋，应该对模型这个词都不陌生了，在工业设计流程中就有模型制作这一环，而且在学校学习的时候就有制作泥模的经验，对于为什么要制作模型应该早就有答案了。手板模型制作其实就是为了验证设计可行性能否达到理想的状态，在设计过程中又有哪些隐藏弊端，不管是造型弊端还是结构设计弊端，都需要手板模型的制作来验证。

一、工业模型制作定义

工业模型：俗称手板、首板模型和快速成型，主要制作方法有CNC加工、激光快速成型和硅胶模小批量生产。

工业模型广泛应用于工业新产品设计研发阶段，在最短的时间内加工出和设计一致的实物模型。设计师进行产品确认和功能测试等，从而完善设计方案，达到降低开发成本，缩短开发周期，迅速获得设计认可的目的。

二、工业模型制作的作用

1，外观设计评估；

   可分为：外形尺寸，拆件比例，配色色彩，材料与表面质感等

2，结构设计合理性评估；

   可分为：产品尺寸，装配方式，结构强度，配合间隙，材料选择等

3，产品功能性测试；

   可分为：装配测试，操作测试，跌落测试，电气测试，主板性能测试等

4，投产前成本优化；

   可分为：结构件成本核算（哪些必须要，哪些可取消），电气排布优化（比如FPC走线方式等），组装 方式成本优化等

5，样机展示；

   可分为：市场推广，电子展展示，电商摄影拍摄等

三、工业塑胶模型制作流程

设计文件输出→审图分析与报价→拆件编程→CNC加工→手工修配→表面工艺处理→组装与品质检验→出货

1，设计文件输出有哪些？

A，3D模型文件，以STP文件格式为准。

B，CMF文件，产品工艺处理效果图。

C，菲林CDR文件，产品表面有丝印LOGO或者其他图案的CDR文件。

D，BOM表清单，如果需要制作结构模型，则需要列清所有单件的材质与制作数量说明。

E，特殊要求制作说明，比如结构件需要手板厂组装好的，或者2件需要电焊在一起的，有特殊要求加工的部件说明。

2，审图分析与报价

A，接收设计文件，并确认文件内容是否完整，如有不符及时与设计师沟通。

B，审核设计文件与制作模型3D是否相符，如有不符及时与设计师沟通。

C，模型加工制作难点分析，表面处理可行性分析，有问题及时与设计师沟通。

D，根据模型加工制作难度，制作方式，评估制作周期，并报价给予客户。

3，拆件编程

A，将设计3D图纸进行加工分类拆件，有些无法直接加工实现的部位就需要拆成几件拼接成一体。

B，将分类好的3D文件导入编程软件MasterCAM，进行CNC加工步骤编程。

C，刀具选择，不同的加工材料选用不同材质的铣刀，不同材料加工的吃刀量不同。

4，CNC加工

A，先将实心原料固定在CNC机台上，固定方式很多种，可用双面胶，胶水，也可用原子灰等。但是要确保在可加工范围内，且原料不可有松动现象。

B，再启动机台将编程好的3D文件数据进行全自动CNC洗切加工。

5，手工修配

A，先将CNC加工完的配件进行清理，把不需要的毛边，残渣清理干净。

B，再将配件实物与3D文件进行核对，是否加工到位，如有遗漏，则进行二次加工处理。

C，手工修复，配件上有加工难点，无法加工到位的则进行手工修复。

比如太深的小孔，在加工过程中没有完全打通，则需要手工用工具进行修复。再比如刀具无法洗切的内直角，则需要工具进行修复。

D，外观面与特殊配合面打磨，由于CNC加工完不可能达到完全平整光面效果，会留下刀纹，则需要用砂纸进行打磨，用240号-1200号的砂号不等，从粗到细进行打磨，这样才能做到想要的外观效果。

6，表面工艺处理

A，根据CMF说明图进行选择需要表面处理的配件进行分类。比如那些事需要电镀的，那些事需要喷涂的，那些需要丝印的等，根据要求进行分类。

B，根据分类将需要外发表面处理的配件进行外发。

比如：电镀件或者铝合金氧化等，则要外发到专门的电镀厂家，或氧化厂家，模型厂家是做不了的。

需要丝印的则需要外发菲林文件，制作菲林片，跟丝印网板，待网板制作好后，才能拿回来丝印。

C， 需要喷涂的则由专门的喷涂师傅根据CMF上的PT号进行调油漆，然后直接喷涂，再放进烤箱烤一会固化油漆。一般模型厂商都会有自己的全套喷涂设备，否则生意就无法做了。喷涂的时候除了喷产品以外，还会额外的喷上色板，方便后期产品量产核对颜色。

D，实体五金件，如果要做拉丝或者喷砂雾面效果，则 设计师需要提供砂号，比如粗砂，还是细砂，最好也在CMF文件上面标注清楚。如果还有字符镭雕的话，则要标明镭雕深浅。

E，除了常规的表面处理以外，比如要做半透的，水转印的，UV转印的，IML等有特殊表面处理的，手板模型上是很难达到真实产品一样的效果的，所以，只能大概的看看效果，要想看到完美的效果，则需要开模以后做出来才能体现。

7，组装与品质检验

当所有的配件全部制作完毕，则需要进行组装，而组装流程在拆件编程阶段就已经设计好，跟我们做结构一样，要把组装流程想清楚，才能动工，后期就根据流程一步一步装配上去即可。

当装配完成后，就需要检查模型整体是否符合设计要求。

比如，外观上配合，不能有断差，不能变形，不能间隙不均，或者张口等影响外观的问题。结构配合上，要看件与件之间能否装配的上，是否有装配不到位，有干涉，有螺丝孔没有加工到位，等加工上缺陷的问题检查。

8，出货

将产品进行防跌落包装，防止在运输过程中造成模型损坏等，可快递可司机直接送货上门。

四、结构钣金模型制作流程

通常模型厂家没有很全面的钣金加工设备，很多大件都是在外面的五金厂家制作，但是为什么还要发给模型手板厂制作呢？

因为模型制作完毕以后，需要与其他件配合，所以还是需要模型厂家进行把关与修复。如果说只是单独的一个五金件，而且给的起钱，也可以直接给五金厂家直接制作。

那么五金钣金制作流程是怎样呢？

设计文件输出→审图分析与报价→拆件编程→冲头CNC加工→钣金折弯加工→手工修配→表面工艺处理→组装与品质检验→出货

其实与塑胶模型制作流程差不多，只是钣金件不是CNC直接加工出来的，而是根据造型制作各种形状 的冲头，然后再一步一步进行加工。

如果说产品只是简单的钣金折弯，则无需制作这么复查的冲头，直接用折弯机台折弯就搞定了。

五、手板模型制作对产品设计有哪些影响？

由于模型制作不同开模加工成型，还是有很多弊端的，对产品设计还是会带来一些影响，那么模型到了以后，就需要做一些检查，一种是加工检查，一种是设计检查。

1，加工检查

A，外观模型检查，是否与设计符合，表面处理工艺是否与设计一致，整体效果是否达到了预想的效果。

B，结构模型检查，是否能够装配的上，是否有干涉的地方，是设计干涉，还是模型加工干涉，模型是否与3D相符。

C，模型测数，是否在设计的合理可控范围内，通常手板制作公差在0.5-1.5范围内，产品越大，公差越大，钣金件变化更大，所以需要在模型制作说明上特别标注，哪些是重点尺寸部位，需要做到位的，哪些是配合尺寸，需要把控的，都要注明清楚。

D，配件数量是否有遗漏，不要到时候要装机了，却东少西的就麻烦了。

2，设计检查

A，外观模型到手以后要做设计判断，造型是否美观，拆件比例是否协调，表面处理是否合理等外观上的检测。

B，结构模型到手以后，要判断装配后是否有结构设计缺陷，是模型加工造成的，还是结构设计造成的。

比如：卡扣，设计扣合量为0.4，实际装配以后很松，那么这个就要判断是模型加工不到位造成卡合量减少所以很松，还是卡扣臂力太长无力造成很松，需要检测才知道。

C,钣金件需要检测材料的厚度，以及形变与强度。钣金件加工变形造成装配问题，是设计没有考虑加工变形量所造成的装配问题，还是模型厂加工造成产品变形，也是需要检测与考虑的。

六、哪些产品可以做手板模型？

医疗，家电，通讯，车载，数码，金融产品，军工产品等，只要你想做，任何产品都可以做成手板模型，只是材料选择上可能不是你想要的一样，至于外观与功能，都可以达到不错的状态。

下面分享一下模型实物图：

总结：

1，不管是塑胶件，还是实体五金件，还是钣金件，模型厂家都是可以整合做，有任何问题，都可以要求模型厂家进行修复调整。

2，除了CNC直接加工模型以外，也可以用3D打印制作模型，也可以激光切割制作模型。

3，当需要小批量模型的时候，可以采用硅胶复模的方式，或者开快速模的方式，达到小批量的产量。

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