手板(prototype),通常刚研发或设计完成的产品均需要做手板,手板是验证产品可行性的第一步,是找出设计产品的缺陷、不足、弊端最直接且有效的方式,从而对缺陷进行针对性的改善,直至不能从个别手板样中找出不足。至此,通常还需要进行小量的试产进而找出批量里的不足以改善。设计完成产品一般不能做到很完美,甚至无法使用,直接生产一旦有缺陷将全部报废,大大浪费人力和物力和时间;而手板一般情况是少数的样品,制作周期短,损耗人力物力少,很快地找出
产品设计的不足进而改善,为产品定型量产提供充足的依据。
概念
”手板“属于地方性行业用语,
专业术语称之为:“样件、验证件、样板、等比例模型等等!”通俗点讲,产品在定型前少量制造的验证样件。
需要模具生产的产品,手板就是在没有开模具的前提下,根据
产品外观图纸或结构图纸先做出的一个或几个,用来检查外观或结构
合理性的功能样板。手板在不同的地方亦称为首板(广东叫法)。
沿革
早期的手板因为受到各种条件的限制,主要表现在其大部分工作都是用手工完成的,使得做出的手板工期长而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和
CAM技术的快速发展,为手板制造提供了更加好的
技术支持,使得手板的精确成为可能。另一方面,随着社会竞争的日益激烈,产品的开发速度日益成为竞争的主要矛盾,而手板制造恰恰能有效地提高产品开发的速度。
正是在这种情况下,手板制造业便脱颖而出,成为一个相对独立的行业而蓬勃发展起来。
分类
按制作手段分
(1)手工手板:其主要工作量是用手工完成的。
(2)数控手板:其主要工作量是用
数控机床完成的,而根据所用设备的不同,又可分为
激光快速成形 (
RP, Rapid Prototyping)手板和加工中心(
CNC)手板。
A: SLA手板:主要是用激光
快速成型技术生产出来的手板。
B: CNC手板:主要是用加工中心生产出来的手板。
RP手板同CNC手板相比较各有千秋:
RP手板的优点主要表现在它的
快速性上,但是它主要是通过 堆积技术成型,因而RP手板一般相对粗糙,而且对产品的壁厚有一定要求,比如说壁厚太薄便不能生产。
CNC手板的优点体现在它能非常精确的反映图纸所表达信息,而且CNC手板
表面质量高,尤其在其完成
表面喷涂和丝印后,甚至比开模具后生产出来的产品还要光彩照人。 因此,CNC手板制造愈来愈成为手板制造业的主流。
按所用材料分
手板按照制作所用的材料,可分为塑胶手板、硅胶手板、金属手板、
油泥手板:
(1)塑胶手板:其原材料为塑胶,主要是一些塑胶产品的手板,比如电视机、显示器、
电话机等等。
(2)硅胶手板:其原材料为硅胶,主要是展示
产品设计外形的手板,比如汽车、手机、玩具、工艺品、日用品等等。
(3)金属手板:其原材料为
铝镁合金等
金属材料,主要是一些高档产品的手板, 比如
笔记本电脑、高级
单放机、MP3播放机、CD机等等。
(4)油泥手板:其原料为油泥,俗称
泥雕手板,主要用于产品外观
设计和开发,在
产品开发初期泥雕师傅根据自己的想象力或者图片来用油泥做模型,然后在根据
油泥模型来确定外观,不过油泥手板被freeform代替了很多。
(三)按手板层次
按其所要实现效果,可分为外观手板,结构手板,功能手板:
(1)外观手板:主要检测产品的
外观设计,要求外观精美,颜色准确,对内部的处理要求不高。
(2)结构手板:主要检测产品的结构合理性,对于尺寸要求较高,对外观要求相对较低,国外对这类要求尤为严格。
(3)功能手板:要求实现跟真正的产品一样完全相同的外观,结构及功能,可以理解为未上市的成品,是要求最高,难度最大的一类手板。
材质分类
c、POM(
赛钢)、
PMMA(
亚克力)、
PC、
PP、
PA、BT、
PVC等。
d、铝、铜.其他类合金
另手板在国外一般采用
3D打印技术制作,是很成熟的市场,手板也可以称之:
首办,手办,首板,模型等,英语常称之:prototype,model.
加工工艺
手板制作方式有
手工制作手板和
数控手板。在早期,没有相应的设备,
数控技术落后,手板制作主要靠手工完成,材料、工艺都有很大的局限性。很少有纯手工手板了。数控手板精度较高,
自动化程度高,做出来的手板能体现批量生产产品的效果,后期辅以细节部分手工打磨等工序,所以当前手板制作多数是用
数控加工的方法。
模型制作
手板不仅是可视的,而且是可触摸的,他可以很直观的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。因此手板制作在新品开发,产品外形推敲的过程中是必不可少的。
因为手板是可装配的,所以它可直观的反映出结构的合理与否, 安装的难易程度。便于及早发现问题,解决问题。
由于模具制造的费用一般很高,比较大的模具价值数十万乃至几百万,如果在开模具的过程中发现结构不合理或其他问题,其损失可想而知。 而手板制作则能避免这种损失,减少开模风险。
(4)使产品面世时间大大提前
由于手板制作的超前性,你可以在模具开发出来之前利用手板作产品的宣传,甚至前期的销售、
生产准备工作,及早占领市场。
加工方法
数控手板按加工方法分为
激光快速成型(SLA/
SLS)和
CNC加工两种,两者各有其专门的加工材料。
1、激光快速成型(SLA/SLS)
激光快速成型由原材料的不同分为SLA和SLS两种。
SLA是采用
立体雕刻(Stereolithography)原理的一种工艺,又称
光敏树脂选择性固化,是最早出现的一种
快速成型技术。过程是:在树脂槽中盛满液态光敏树脂,它在紫外
激光束的照射下会快速固化。成型过程开始时,可升降的工作台处于液面下一个截面
层厚的高度,聚焦后的激光束,在计算机的控制下,按照截面轮廓的要求,沿液面进行扫描,使被扫描区域的树脂固化,从而得到该截面轮廓的树脂薄片。然后,工作台下降一层薄片的高度,已固化的树脂薄片就被一层新的液态树脂所覆盖,以便进行第二层激光扫描固化,新固化的一层牢粘结在前一层上,如此重复,直到整个产品成型完毕。最后进行清洗、去处支撑、二次固化以及表面光洁处理等。
光敏树脂选择性固化快速成型技术适合于制作中小形工件,能直接得到树脂或类似工程塑料的产品。SLA
快速原型的手板表面质量较好、系统分辨率高、成型精度较高。
SLS的加工方法与SLA技术相似,但用粉末原料取代了液态光聚合物,并以一定的扫描速度和能量作用于粉末材料。在成形过程中,激光参数以及粉末的特性和
烧结气氛是影响烧结成形质量的重要因素。SLS快速原型能生产最硬的手板,而且可以采用多种原料,例如绝大多数工程用塑料、蜡、金属、陶瓷等,零件的构建速度高,无需对零件进行后矫正,无需设计和构造支撑。
CNC在机械
加工业用处广泛,技术相对成熟。用于手板加工。效果以及精度也非常好,首先考虑的手板加工手段。
生产管理
管理特点
手板在中国得到了快速发展,生产所需
机器设备都已十分先进,大多数的手板生产企业管理还停留在手工管理上,从接单-下单-编程-CNC加工-手工
后处理-品检-出货 ,每一个定单都是一张纸走全程。一套定单所涉及到的数据并不能在一张纸上表达清楚。机器设备并没有和先进的
管理方式接合到一起去,由于手板产品都是
非标产品,
生产过程中的材料浪费,效率低下已经不适合手板企业在同行业中的竞争。
管理方式
个别手板企业的经营者已发现,手板企业创大必须有好的管理方式:ISO的实施、高素质的员工队伍、先进的加工制造设备再加上先进的管理解决方案,从客户管理、
业务管理、
项目管理、跟单管理、编程管理、CNC管理、刀具管理、Sla管理、
品质管理、
仓库管理、客户反馈管理、
财务管理等
全方位管理,精细化到每一个零件,每一个加工刀路,跟单人员可以实时跟进生产时度,市面上已经专门针对手板行业生产特点开发出的管理软件,在行业内部已经得到推广,为中小手板企业的发展起到了很大的推广作用。
手板行业是最适合
系统管理的行业,可以把企业内电脑的整体优势发挥出来,为整个
管理流程起到直正的作用。
提高手板企业的管理方式已势在必行,以在行业
竞争中立于不败之地。