手板制作在儀器儀表設計中應用范文
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摘要：在大型太陽能熱水系統中，溫控儀表是與人直接面對的“機器”。在與人交互的過程中，造型、色彩作為視覺接口具有重要作用，因此儀表也需要工業設計造型的精細化設計。此文章介紹了一種儀表的工業設計方法一一手板制作。
關鍵詞：儀表；工業設計；手板
在供熱、供電、太陽能等行業，智能控制概念越來越深入人心。智能控制系統一般分為主控制器、顯示面板、導線等部分。作為離用戶最近的用戶控制儀表，通過工業造型設計，儀表更加人性化，脫離出工業化產品冷漠的概念。而手板制作是工業設計的必要階段。
二、手板的概念
手板也叫首板、快速成型或mockup等，是產品的第一樣品。在設計師完成產品設計后不用開模具，根據產品外觀或結構圖紙做出一個或幾個與真實產品相同的用來檢查外觀、結構合理性或者作市場調研的樣品，這就是手板。作用主要有：檢驗外觀設計；檢驗結構設計，避免直接開模具的風險性；使產品面世時間大大提前，搶占商機。
手板的制作過程分三步：計算機建立三維模型(Pro/E、Solidworks等軟件)、用激光快速成型機或數控機床加工、后期處理。
三、手板的加工工藝
手板制作方式有手工制作手板和數控手板。在早期，沒有相應的設備，數控技術落后，手板制作主要靠手工完成，材料、工藝都有很大的局限性。目前很少有純手工手板了。數控手板精度較高，自動化程度高，做出來的手板能體現批量生產產品的效果，后期輔以細節部分手工打磨等工序，所以當前手板制作多數是用數控加工的方法。
數控手板按加工方法分為激光快速成型(RP)和CNC加工兩種，兩者各有其專門的加工材料。
1、激光快速成型(RP)
激光快速成型由原材料的不同分為SLA和SLS兩種。
SLA是采用立體雕刻(Stereolithography)原理的一種工藝，又稱光敏樹脂選擇性固化，是最早出現的一種快速成型技術。過程是：在樹脂槽中盛滿液態光敏樹脂，它在紫外激光束的照射下會快速固化。成型過程開始時，可升降的工作臺處于液面下一個截面層厚的高度，聚焦后的激光束，在計算機的控制下，按照截面輪廓的要求，沿液面進行掃描，使被掃描區域的樹脂固化，從而得到該截面輪廓的樹脂薄片。然后，工作臺下降一層薄片的高度，以固化的樹脂薄片就被一層新的液態樹脂所覆蓋，以便進行第二層激光掃描固化，新固化的一層牢粘結在前一層上，如此重復，直到整個產品成型完畢。最后進行清洗、去處支撐、二次周化以及表面光潔處理等。
光敏樹脂選擇性固化快速成型技術適合于制作中小形工件，能直接得到樹脂或類似工程塑料的產品。SLA快速原型的手板表面質量較好、系統分辨率高、成型精度較高。
SLS的加工方法與SLA技術相似，但用粉末原料取代了液態光聚合物，并以一定的掃描速度和能量作用于粉末材料。在成形過程中，激光參數以及粉末的特性和燒結氣氛是影響燒結成形質量的重要因素。SLS快速原型能生產最硬的手板，而且可以采用多種原料，例如絕大多數工程用塑料、蠟、金屬、陶瓷等，零件的構建速度高，無需對零件進行后矯正，無需設計和構造支撐。
2、CNC快速成型
CNC在機械加工業用處廣泛，技術相對成熟。用于手板加工效果以及精度也非常好，為目前首先考慮的手板加工手段。
CNC加工手板的基材可以有幾類：
aABS(國產、進口、透明、黑色、超高耐溫等)
b475膠板、電木、塑料王等。
cPOM(賽鋼)、PMMA(亞加力)、PC、PP、PA、BT、PVC等。
d鋁、銅等。CNC機床加工設備類型非常多，自動化程度也不一而足。CNC機床的軟件會根據電腦三維模型編譯成CNC機床的編碼，通過CNC機床加工出產品的手板模型。一般的手板都可以分解成普通的機加工如銑、車、磨等工序，然后在機床上加工完成。
四、手板的后加工工藝
手板之所以獨立與模具、生產線獨立成為一個行業，就是其加工復雜性和成本之間存在一種平衡關系，有時候為了節約成本會用手工進行后處理。如果多批手板處理工藝差不多，如烤漆、噴漆等，可以同時進行處理以節約成本。比較常用的處理有：
1、噴砂、噴油：在表面噴一層顆粒或油脂，使其產生亞光或高亮的效果。顆粒大小、密度和油的光度、顏色等均可控制。
2、絲網印刷：使用絲網版在手板表面印制LOGO、圖文等，可多色。絲網印刷是目前最為廣泛的表面印刷工藝之一。
3、電鍍：在手板表面鍍金屬層，能使塑料也呈現出金屬的質感。
4、拋光打磨、拉絲及其他手工加工方法：有時候會人工用砂紙打磨手板表面，用砂紙、鋼刷等在表面做拉絲，或者用刻刀雕刻等。
手板是以呈現最終效果為目的，經過細膩的手工處理并不比機械生產的效果差。
五、手板在溫控儀表工業設計上的應用
對于電子儀表產品來說，外觀設計的重要性也日益增大。在家電、電子行業的工業設計中，手板已經普遍運用，作為設計方法引入到傳統加工業產品中，也成為一種必然趨勢。
上圖是我公司外委制作的溫控儀表手板(僅外殼為手板樣品)，無論從外觀效果和其驗證作用上都起到了很好的效果，手板階段的設計修改可以避免在后期批量生產中的許多缺陷。
六、結語
儀表發展至今，已經不能僅有功能性，而且要有美觀性，需要工業設計來提高其附加值。而手板作為工業設計輸出的階段，可以避免批量生產后才發現產品缺陷，還可以提前使產品宣傳推廣，所以手板制作勢必會帶來儀表在工業設計上的發展。新晨：