ABS塑料產品設計模型制作與探索

李 旭

蘭州理工大學設計藝術學院，甘肅 蘭州 730050

1 模型制作目的與意義

1.1 目的

設計者將設計構想與意圖綜合美學、工藝學、人機工程學、哲學、科技等學科知識，憑借對各種學科的駕馭，用以傳達設計理念，塑造出具有三維空間的形體，從而以三維形體的實物表現設計構想，并以一定的加工工藝及手段來實現設計的具體形象化的設計過程。

1.2 意義

1）說明性，以三維的形式來表現設計意圖與形態，是模型的基本功能；

2）啟發性，在模型制作過程中以真實的形態，尺寸和比例來達到推敲設計和啟發新構想的目的，成為設計人員不斷改進的設計依據；

3）可觸性，以合理的人機工學為參數，探求感官的回饋、反應，進而求取合理化形態；

4）表現性，以具體的三維實體，詳實的尺寸和比例，真實的色彩和材質，從視覺觸覺上充分滿足形體的形態表達，反應形體與環境關系的作用，使人感受產品的真實性。

2 ABS塑料板特性與加工方法

2.1 ABS塑料的特性

ABS塑料化學名稱為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名稱 Acrylonitrile Butadiene Styrene。外觀為不透明呈象牙色粒料，其制品可著成五顏六色，并具有高光澤度。ABS板相對密度為1.05左右，吸水率低，同其它材料的結合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。具有優良的力學性能，其沖擊強度極好，可以在極低的溫度下使用，其熱變形溫度為93℃～118℃，制品經退火處理后還可提高10℃左右，在-40℃時仍能表現出一定的韌性，可在-40℃～100℃的溫度范圍內使用。并且幾乎不受溫度、濕度和頻率的影響，可在大多數環境下使用。其應用領域很廣，在機械制造多用于制作齒輪、泵、汽車內飾、電子產品、玩具、電腦等等。在模型制作中最常用的是低溫沖擊ABS工程塑料板，板材經畫線，切割后可直接粘制成型，也可用熱塑成型，疊粘成材料后還可以進行車銑刨等機械加工。常用ABS工程塑料板規格為，板材：0.3mm～3.5mm 面積為1000mm×600mm，或1200mm×2000mm。

2.2 ABS工程塑料板加工主要方法

ABS工程塑料板加工主要方法有：切割，粘貼，拼接，壓模等。

3 模型制作

3.1 ABS工程塑料板的模型制作

ABS工程塑料板的模型制作主要分為石膏模、壓模、拼接、打磨，后期處理幾個部分，模型制作的復雜與簡易這和我們所設計的產品外形的難易有關。首先，我們要有準備：

1）工具 ABS工程塑料板的模型制作需要很多工具，我們大致分為以下幾類：（1）測量類：角尺、直尺、曲線板、游標卡尺等；（2）切割類：美工刀、鉤刀；（3）打磨類：銼刀、整形銼、砂輪機等；（4）加熱工具：烤箱、熱風槍；（5）鉆孔工具：電鉆，臺式電鉆；（6）裝卡工具：臺鉗；（7）粘合：三氯甲烷；

2）工程圖與卡板制作 標準的工程圖和卡板是模型制作的第一階段，卡板將模型的誤差減小，卡板結合產品的三維圖來制作，在形體主要轉折點和形體變化的地方測點制作，這樣對產品的形態把握精準。

3.2 模型制作

準備工作完成后，我們開始模型的制作階段，簡單來說，一般分別為4個步驟：

1）石膏模型階段 不是所有的ABS塑料板模型都要進行石膏模這一步，根據所選的產品設計決定是否開石膏模。根據產品的大體尺寸，用木板或紙板制成箱體，將攪拌好的的石膏注入箱體內，等其凝固后，將箱體拆除，對石膏進行形體修整，完成的石膏模應該與所設計的產品外形一致，在石膏模型制作階段注意：（1）石膏選擇上應該選取質地較細，顏色較白的石膏；（2）在攪拌石膏時要求比例是水：石膏是1：1.4～1.8左右；（3）注入石膏時注意氣泡，可用手拍擊箱子的側面將氣泡震出。在制作復雜的模型時，石膏模可以分開做。

2）壓模階段

在模型壓模前，先進行ABS板裁切，將工程圖放大約1.2倍拓在ABS板上，由于受熱后ABS板伸縮性較好，所以尺寸比例要比原圖大。一般進行壓模的ABS板的厚度為1.2mm和2.0mm。

準備工作完成后，我們開啟烤箱，（1）將溫度設置為160℃～180℃之間，等待烤箱溫度達到100℃時，將裁切好的ABS板放入烤箱，時間大約為2小時左右；（2）壓模，將石膏模型放置好，在壓模時，我們可陰模、陽模結合壓，這樣ABS板受力均勻，在壓膜之前，必須佩戴好隔熱手套，高溫的ABS板會將手燙傷，快速的從烤箱中取出ABS板，將其放在石膏模上，可用陰模按壓，也可用手進行按壓，速度要快，室溫會使軟化好的ABS板迅速降溫的，在壓模過程中，使用力度要到位，否則軟化好的ABS會由于受力不均變形和扯斷。

3）切割拼接打磨階段

（1）在石膏模結束后，由于受力和在壓模過程中的拉扯、ABS板會有許多余量，我們可其將其切割掉，可用工具將其切除，一般用線鋸，將大部分余量切除后，再用鋼挫進行邊角的打磨，直到符合尺寸圖為止，沒有進行壓模的ABS板，用鉤刀切割后可直接用鋼銼打磨，注意在打磨時，要注意力度和方向，用力不均邊緣會出現凹坑。

（2）拼接是將切割好的ABS板粘合在一起，通常用來粘合ABS板的是三氯甲烷，使用三氯乙烷（氯仿）粘合塑料不是因為它揮發后能很好的附著在塑料表面，與其有較強的結合力；而是三氯乙烷將兩需要粘合的塑料表面發生溶解，并在外力的作用下，緊密貼合，在溶劑揮發后，溶質將接縫空隙填滿，從而成為一個整體。在用三氯甲烷時，一般是吸入注射器，用針頭將三氯甲烷注入接縫中。如果模型較大，轉角處大，我們就必須在粘合時在模型內部價上加強筋，制作比較簡單，可將不用的ABS板切割成長條，用熱風槍吹出符合模型內部的弧度，將其粘在內部，即固定整體，又利于接縫粘結。在拼接時，把大部分拼接出來就可以，方便后面的打磨階段。

（3）打磨是一項枯燥繁瑣的過程，由于壓模和拼接過程中會在ABS板上留在痕跡，所以我們必須將這些痕跡清理，通常是用原子灰將凹坑和劃痕填平，原子灰俗稱膩子，一種嵌填材料，與固化劑按一定比例混合，具有易刮涂、常溫快干、易打磨、附著力強、耐高溫、配套性好等優點，在涂抹原子灰要注意：①固化劑（過氧化物）按重量比100∶1.5～3調配而成；②ABS板表面無雜質，易于涂抹；③涂抹原子灰時，不要配多，原子灰會短時間固化，現用現配；④打磨時注意原子灰必須完全固化，潮濕的原子灰會附著在銼的凹槽內，簡短銼的使用壽命。ABS板打磨順序是銼，粗砂紙，細砂紙、水砂紙，隨著水砂地打磨的結束，表面會變得光滑，而檢驗表面光滑的方法是噴底漆，在油漆的作用下，表面的瑕疵會立馬顯現出來，這就要我們再補原子灰，再打磨。

4）噴漆 后期制作

打磨完成后，我們將進行做后的組裝，將大部件組裝在一起，拼裝完成后開始噴漆，一般選用的是自噴漆，噴漆時將周圍打掃干凈，噴涂以前建議選擇類似產品進行模擬試驗，以達到預期效果。使用前，均勻上下搖晃產品2min，利用內置玻璃球攪勻油漆和氣體，距離模型表面25cm～35cm壓下噴頭，均勻移動噴漆罐，以達到一條噴漆帶，上下噴涂，產生噴涂面，切忌在一個點連續噴涂，將造成倒流（流淚）現象。使用完畢后，若罐內有剩余，必須進行倒噴，即罐體倒置按噴2～5下噴頭，以利用氣體清洗管道內剩余氣體，否則該產品在1小時后堵罐而報廢。當模型是套色方案是，可用紙將不同的色塊包住，在進行噴漆。模型的裝飾部分可在制作模型時做好，模型完成時打印出來，裝裱在模型上，這是完成的模型。

4 結論

綜上所述，產品模型制作是幫助設計師認識產品，完善產品的有效途徑。在ABS工程塑料板的模型制作中，可以完全的做出仿真實物，外觀與實物無差別，是一項既經濟又高效的模型制作方法，隨著科技不斷地進步，模型制作的制作方法和加工工藝因為會隨之革新，希望模型制作在以后的產品設計過程發揮出最大的作用，設計師能夠更方便快捷的完善產品創意。

[1]謝大康.產品模型制作[M].北京：化學工業出版社，2003.