摘要：本文主要介绍了手板模型制造技术，通过仪表板手板模型实例，阐述了手板模型在汽车开发过程中应用的必要 性。...

本文主要介绍了手板模型制造技术，通过仪表板手板模型实例，阐述了手板模型在汽车开发过程中应用的必要 性。
1.前言
当前，市场竞争愈演愈烈，产品更新换代加速,要保持产品在国内外市场的竞争力，迫切需要在加大新产品开发投人力度、 增强创新意识的同时,积极采用先进的创新手段。手板技术可实现任意复杂形状的新产品样件的快速制造;用手板技术快速制 造出的的模型或样件可直接用于新产品设计验证、功能验证、外观验证、工程分析、市场宣传等,非常有利于优化产品设计,从而 大大提髙新产品开发的一次成功率，提高产品的市场竞争力,缩短研发周期,降低研发成本。
2.手板制造技术
2.1手板的分类
手板模型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。
手板按照制作的手段分,可分为手工手板和数控手板。
2.1.1手工手板
其主要工作量是用手工完成的。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，材料 以易成型的粘土、石音、海绵等为主,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，在汽车行业的应用比较有限。
2.1.2数控手板
其主要工作量是用数控机床完成的，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,Computer Numerica IControl)手板。
aRP手板:主要是用激光快速成型技术生产出来的手板。 bCNC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CMC手板制造愈来愈成为手板制造业的主流。
2.2 RP手板技术
RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来 的。自美国3D公司1988年推出第一台商品SL快金成形机以来，已经有十几种不同的成形系统，其中比较成熟的有SL、LOM、 SLS和FDM等方法。其成形原理分别介绍如下：
光固化立体造型{SL_Stereo lithography)
该技术以光敏树脂为原料，将计算机控制下的紫外激光按预定零件各分层截面的轮廓为轨迹对液态树脂逐点扫描，使被扫 描区的树脂薄层产生光聚合反应，从而形成零件的一个薄层截面。当一层固化完毕，移动工作台，在原先固化好的树脂表面再敷 上一层新的液态树脂以便进行下一层扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上，如此重复直到整个零件原型制造完毕。
SL法是第一个投人商业应用的RP技术。目前全球销售的SL设备约占RP设备总数的70%左右。这种方法的特点是精度 高、表面质量好。原材料利用率将近100%，能制造形状特别复杂(如空心零件）、特别精细(如手饰、工艺品等)的零件。
分层物件制造(LOM—Laminated Object Manufacturing)
L0M工艺将单面涂有热溶胶的纸片通过加热辊加热粘接在一起，位于上方的激光器按照CAD分层模型所获数据，用激光 束将纸切割成所制零件的内外轮廓，然后新的一层纸再叠加在上面，通过热压装置和下面已切割层粘合在一起，激光束再次切 割,这样反复逐层切割一粘合一切割……直至整个零件模型制作完成。
选择性激光烧结(SLS_Se1ected Laser Sintering)
该法采用C02激光器作能源，目前使用的造型材料多为各种粉未材料。在工作台上均匀铺上一层很薄(lOOpmjOOjjLm)的 粉未，激光束在计算机控制下按照零件分层轮廓有选择性地进行烧结，一层完成后再进行下一层烧结。全部烧结完后去掉多余 的粉未，再进行打磨、烘干等处理便获得零件。
培融沉积造型(FDM—Fused Deposition Modeling)
FDM工艺的关键是保持半流动成型材料刚好在熔点之上(通常控制在比熔点高1尤左右)。FDM喷头受CAD分层数据控制 使半流动状态的熔丝材料（丝材直径一般在1.5mm以上）从喷头中挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层。每层厚度范围在 0.025 ~ 0.762mm，一层叠^■层最后形成整个零件模型。
2.3 CNC手板技术
随着CAD/CAM技术和计算机数控技术的飞速发展，以CAD/CAM技术为核心的CNC手板技术，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。主要的工艺流程有:1.数据模型转化和处理，包括数据模型转化、曲线的生成和处理、加工曲 面的补充、手板模型的分拆等;2.共同参数设置和优化,包括工件毛坯设置、刀具设置、髙度设置、后处理等;3.CNC加工，包括二 维铣削加工、三维等高外形加工、等距式精加工等4.手板模型的后处理，包括粘接、锉削、表面处理等。主要要控制好以下方面： a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一致，又符合加工要求； b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； c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； d从塑料切削加工工艺原理人手，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。
3.制作手板的必要性
制作手板件有利于优化产品设计，可以及时发现产品设计的缺陷,做到早找错、早更改，避免更改后续工作所造成的大量损 失，能显著提高新产品投产的一次成功率，其意义主姜体现在以下方面：
3.1检验外观设计
手板不仅是可视的，而且是可触摸的，它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。
3.2人机工程校核
因为手板是可操作的，它基本上具有产品的使用特性,因此,我们可以通过操作手板模型,来审查产品的舒适性、校核运动 空间及操作力等等,及时发现数模上难以发现的问题。
3.3检验结构设计
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。
3.4避免直接开模具的风险性
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。
3.5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，甚至前期的展览、生产准备工作，及早占领市
场。
4.应用实例
在某汽车仪表板的研发过程中，通过造型和绘制出3D数据后，经多次评审基本确定数据后,为了验证设计，联合供应商制 作了仪表板的手板件。根据3D模型结构，对结构复杂件如风管、出风口格栅等，采用了 RP手板模型;仪表板本体等其余件，由于 模型较大采用了 CNC手板，通过模型分块CNC加工，降低加工成本，再整体拼接后进行表面修整，最后按我方要求表面喷涂,完
成周期在7天左右。
通过手板装车评审，仪表板A级表面质量很好很光顺，造型基本 上达到了设计师的要求，但是也直观的反映出了不少问题，如图1: a:l处在点火启动时，仪表板处空间小，影响钥匙操作;优化方 案，在此处增加避让造型,保证操作空间；
b:2处仪表板为了增加实用型,设计了储物槽，但是通过使用性 分析，此储物槽偏小实用性不好;优化方案，适当加宽加大储物槽； C:3处为和立柱饰板配合分割线，设计为向前发散，但是导致在 81 ®2 ■趴_仪綠装配时与车身干涉，很难装配;更改方案，更改此处仪練和
立柱设计，满足装配需求。

优化后仪表板如图2,通过手板模型的制作，及时的发现了问题,避免了后续更改所造成的大量损失,节省了开发时间和更 改费用。
5.总结
实践证明,采用手板模型能有效提高设计质量、确保开发周期;手板技术作为汽车新产品开发过程中一种先进的制造技术 和研发手段，必将得到更广泛的应用和发展。