ABS產(chǎn)品模型制作過(guò)程中的制作技術(shù)研究

ABS塑料是產(chǎn)品模型制作的重要材料之一，本文介紹了ABS塑料的特性，相應(yīng)的模型制作工具和模型制作工藝過(guò)程中六個(gè)重要技術(shù)環(huán)節(jié)的操作方法，筆者根據(jù)多年的教學(xué)實(shí)踐和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)歸納出ABS產(chǎn)品壓模過(guò)程中兩種常用的陰、陽(yáng)模具的制作技術(shù)。為學(xué)生學(xué)習(xí)ABS產(chǎn)品模型制作、模型教師教學(xué)、模型愛(ài)好者研究ABS產(chǎn)品模型制作工藝提供有價(jià)值的參考材料，為進(jìn)一步提高模型制作水平做出了大量的積累和有意義的嘗試。

ABS塑料的特性

ABS塑料化學(xué)名稱(chēng)為丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物，英文名稱(chēng)Acrylonitrile Butadiene Styrene 簡(jiǎn)稱(chēng)ABS。從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶性材料，外觀為不透明呈象牙白的粒料，其制品可著五顏六色，并具有高光澤度。ABS板相對(duì)密度為1.05左右，吸水率低，同其他材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。具有良好的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)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(jīng)退火處理后還可提高10℃左右，在-40℃時(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40℃—100℃的溫度范圍內(nèi)使用。并且?guī)缀醪皇軠囟取穸群皖l率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。其應(yīng)用領(lǐng)域很廣，在機(jī)械制造多用于制作齒輪、泵、汽車(chē)內(nèi)飾、電子產(chǎn)品、玩具、電腦等。在模型制作中最常用的是低溫沖擊ABS工程塑料板，板材經(jīng)畫(huà)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(jìn)行車(chē)銑刨等機(jī)械加工。常用ABS工程塑料板規(guī)格為，板材：0.3mm—3.5mm面積為1000mm*600mm，或1200mm*2000mm。

ABS模型制作前的準(zhǔn)備

ABS產(chǎn)品模型制作主要分為陰、陽(yáng)模具制作（木?；蚴嗄＃耗?、切割、打磨、黏合、面飾六個(gè)部分，對(duì)于純手工進(jìn)行模型制作的學(xué)生來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)的模型不應(yīng)太大、太過(guò)復(fù)雜，以免壓模時(shí)細(xì)節(jié)無(wú)法壓出。模型制作前，我們需要做的準(zhǔn)備有：

1.材料和工具的準(zhǔn)備 ABS模型制作常用的材料有：ABS板、密度板、石膏粉、三氯甲烷、白乳膠，常用工具有：直尺、美工刀、勾倒、銼刀、水砂、游標(biāo)卡尺、木工銼、臺(tái)鉗，常用電動(dòng)工具有：切割機(jī)、曲線鋸、砂輪機(jī)、烘箱、熱風(fēng)槍、電鉆。

2.設(shè)計(jì)圖紙的準(zhǔn)備 我們應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)構(gòu)思，繪制出三維效果圖、根據(jù)效果圖在1cm單位網(wǎng)格內(nèi)繪制出6個(gè)面的工程圖，并在工程圖上標(biāo)注出相應(yīng)的尺寸，確定模型的大小比例，打印出模型的6視圖及關(guān)鍵視角的三維效果圖，并將打印的圖紙對(duì)應(yīng)貼在墻壁上，供模型制作時(shí)進(jìn)行觀察、對(duì)比、測(cè)量。

ABS模型的基本制作工藝

1.陰、陽(yáng)模具制作

方法一：木模制作法

分析產(chǎn)品合模線，一般產(chǎn)品的中間為合模線，確定需要制作幾套模具，對(duì)于較規(guī)則的產(chǎn)品只需制作1套模具，對(duì)于曲面較大的產(chǎn)品則需要2套及以上的模具，制作木模暫不考慮產(chǎn)品的按鍵及部分細(xì)節(jié)。

根據(jù)產(chǎn)品的尺寸及厚度，將確定的尺寸畫(huà)在密度板上，其周邊預(yù)留5mm余量并畫(huà)線，確定需要幾塊密度板，用切割機(jī)或曲線鋸沿畫(huà)線將密度板切下，用白乳膠將切下的密度板緊密粘接，用重物壓在密度板上或夾在臺(tái)鉗上，放置第二天即可使用。將粘牢的木塊置于臺(tái)鉗上，參照工程圖、效果圖用整形銼將木模打磨出產(chǎn)品的外部形態(tài)，反復(fù)對(duì)比，慢慢調(diào)整，直至做出較為精細(xì)的產(chǎn)品陽(yáng)模。

制作陰模時(shí)，將陽(yáng)模平放在密度板上并畫(huà)線，其周邊預(yù)留3-5cm余量處畫(huà)線，沿外邊線將密度板切下。用電鉆在陰模的里線內(nèi)1cm處鉆孔，直至線鋸鋸條插入為止，沿內(nèi)邊線將密度板切空，將陰模置于臺(tái)鉗上，用整形銼修整，反復(fù)對(duì)比陰、陽(yáng)模具，使陰、陽(yáng)模間有3mm左右的中空為止。注意：使用曲線鋸時(shí)用力要平穩(wěn)、勻速，轉(zhuǎn)彎時(shí)不能太急或使用蠻力，避免扭斷刀片，切割及鉆孔時(shí)注意應(yīng)留有余量，修整模具時(shí)銼刀應(yīng)放平，時(shí)刻注意畫(huà)線。

方法二：石膏模制作法

根據(jù)產(chǎn)品的尺寸，用硬質(zhì)的板材制作較產(chǎn)品稍大的箱體，一般選擇吸水性較好的硬紙板。選擇質(zhì)地細(xì)膩的石膏粉按水和石膏按1：1.4—1.8進(jìn)行調(diào)配，放入桶內(nèi)用電鉆進(jìn)行快速攪拌，并將攪拌好的石膏注入箱體內(nèi)，注意將石膏里的氣泡震出，等其凝固后，將箱體拆除。參照產(chǎn)品工程圖、效果圖用美工刀或鋼片對(duì)石膏外部造型進(jìn)行修整，反復(fù)對(duì)比，慢慢調(diào)整，直至做出較為精細(xì)的石膏陽(yáng)模。

在制作復(fù)雜的模型時(shí)，石膏?？梢苑珠_(kāi)做。首先按照上述方法制作出放大原陽(yáng)模6mm左右石膏的陽(yáng)模，在陽(yáng)模的中間畫(huà)線，將攪拌好的石膏注入稍大于陽(yáng)模箱內(nèi)，在石膏陽(yáng)模上涂上脫模劑（肥皂水），迅速將半邊石膏陽(yáng)模放入石膏漿內(nèi)，并將石膏漿震平，待石膏略干后，慢慢將陽(yáng)模取出。再次將石膏模涂上脫模劑并放回原位，用電鉆在平整的石膏上打上幾個(gè)直徑為3-5cm，深度2cm的凹槽，清理石膏碎屑，并在整個(gè)石膏平板上涂上脫模劑，再次將攪拌好的石膏注入箱內(nèi)，石膏沒(méi)過(guò)陽(yáng)模3cm，將石膏漿震平，待其干后用脫模劑小心將石膏模分開(kāi)，并將分開(kāi)的石膏模進(jìn)行修整。

2.ABS的壓模

模型壓模前，先對(duì)ABS板進(jìn)行下料，下料大小為除底面，另五個(gè)面大小的1.2倍，壓模一般選用1mm-2mm厚的ABS板。將裁切的ABS板放在烘箱內(nèi)的鐵盤(pán)中（避免烘箱內(nèi)的網(wǎng)格印在ABS板上，或因烘箱溫度過(guò)高，ABS塑料受滴到烘箱底部的電阻絲上引起燃燒），烘箱的溫度設(shè)定為160℃?—180℃，烘烤時(shí)間約為2小時(shí)。木模壓模：壓模時(shí)可2人合作完成，將陽(yáng)模放置好，待ABS板軟化后，一人將ABS板迅速拿出并放在陽(yáng)模上，另一人迅速用陰模從上往下按套在在陽(yáng)模上，按壓時(shí)位置要準(zhǔn)、用力要穩(wěn)、速度要快。注意：壓模前先用電鉆在木模上打一個(gè)小孔，便于ABS壓模時(shí)空氣的排出，同時(shí)佩帶隔熱手套，避免高溫的ABS板將手燙傷。

石膏模壓模：方法同木模壓模方法同。

3.ABS的切割

對(duì)于2mm以?xún)?nèi)、曲率較小的ABS板我們可以使用勾刀直接進(jìn)行裁切，對(duì)于壓模完成后，模具外受壓的ABS將產(chǎn)生余量，我們先在余量上畫(huà)出ABS模型的合模線，我們可用勾刀、臺(tái)式線鋸、手提曲線鋸、手工鋸小心將多出的余量鋸掉，再用鋼銼對(duì)ABS切口進(jìn)行打磨，直到上下兩個(gè)ABS模型能夠較為吻合為止。對(duì)于較為規(guī)則的切割或按鈕的制作我們使用CNC精雕機(jī)進(jìn)行切割。

4.ABS的黏合

在模型制作過(guò)程中，我們常需要將不同的ABS部件黏合在一起，ABS塑料常用的膠水有：三氯甲烷（氯仿）、U膠和ABS膠等，其原理是用膠水破壞ABS的分子結(jié)構(gòu)，使其融化在外力的作用下緊密的黏合在一起。使用三氯甲烷時(shí)，一般我們可以選擇注射器或勾線筆，將三氯甲烷注入接縫處。為了使兩個(gè)塑料模型黏合的更為牢固，且可以看到分縫線，我們需要在塑料模型內(nèi)側(cè)周?chē)尺B一條寬0.5-1cm邊條，這樣黏合的模型及牢固又整體，而且方便后續(xù)模型的打磨。

5.ABS的打磨

在模型制作過(guò)程中，我們一般會(huì)對(duì)ABS模型粘合處的痕跡進(jìn)行多次打磨，打磨前我們需要對(duì)凹痕進(jìn)行處理，先用原子灰將凹痕填平，再用銼刀和砂紙盡量把添補(bǔ)的地方打磨光滑。原子灰俗稱(chēng)膩?zhàn)?，一種填補(bǔ)材料，常與固化劑按重量100：1.5—3的比例混合使用，在實(shí)際經(jīng)驗(yàn)中我們還可采用模型膠和痱子粉混合使用填補(bǔ)較小的凹槽。注意：涂抹原子灰時(shí)，應(yīng)清除ABS表面的雜質(zhì)，按量進(jìn)行調(diào)配膩?zhàn)?，防止膩?zhàn)佣虝r(shí)間內(nèi)固化造成浪費(fèi)，打磨時(shí)必須使膩?zhàn)油耆袒?，以免潮濕的膩?zhàn)诱车戒S刀凹槽內(nèi)。打磨時(shí)的順序是先用銼刀，粗砂紙、細(xì)砂紙、水砂紙帶水打磨，打磨完畢用水清洗模型，此時(shí)模型表面會(huì)變的較為光滑，不光滑的地方我們需要再次打磨，直到打磨光滑為止。

6.ABS的著色

模型制作的最后一步就是著色，著色的方法有涂刷、浸然、噴霧，其中以罐裝自噴漆的方法最為方便、快捷、經(jīng)濟(jì)。噴漆前我們需將模型表面的灰塵雜質(zhì)水洗干凈后干燥，并懸掛在立桿上，噴漆時(shí)我們將自噴漆上下均勻搖晃2min，使瓶?jī)?nèi)的油漆和空氣充分混合，噴漆的距離約50cm，沿同一方向均勻噴涂，每次噴涂應(yīng)薄一些，沒(méi)噴到的地方等油漆干后再次噴涂，避免噴涂過(guò)厚造成倒流現(xiàn)象（流淚）。注意：噴漆時(shí)應(yīng)盡量選擇通風(fēng)或有換氣扇的地方，牢記 “少量多次”，“物靜人動(dòng)、人靜物動(dòng)”的口訣。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)ABS產(chǎn)品模型制作，可以制作出仿真的實(shí)物，它既幫助設(shè)計(jì)師完善創(chuàng)意構(gòu)思，又能夠使產(chǎn)品的造型、功能、技術(shù)三者間高度融合。ABS產(chǎn)品模型制作包括很多技術(shù)環(huán)節(jié)，每一個(gè)加工工藝和制作技術(shù)都需要我們認(rèn)真對(duì)待，才能生產(chǎn)出人們滿(mǎn)意的產(chǎn)品。隨著科技和制作實(shí)踐不斷進(jìn)步，相信可以不斷改進(jìn)制作材料和工藝，使ABS產(chǎn)品模型在工業(yè)設(shè)計(jì)活動(dòng)中發(fā)揮出更大的作用。

（作者單位：武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院）