第二章 手工首版制作
第一节 ABS手工模型制作
一、ABS材料简介
ABS树脂是一种共混物，英文名Acrylonitrile-butadiene-styrene（简称ABS），中文名丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物，这三者的一般比例为20∶30∶50（熔点为175℃）。ABS具有极佳的抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性，并且还有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工。因此，ABS广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。在首版制作中，最常用的是1～2mm的薄型ABS板材，如图2.1所示。
图2.1 ABS薄型板材
二、ABS手工模型的主要制作种类
1.ABS快速模型制作
使用ABS薄型板材，可进行快速手工模型制作。该类模型能够快速实现真实产品的体量、尺度或操作的动作空间和范围，主要用于产品设计流程前期创意模型制作阶段，制作产品概念快速模型。它是手工首版制作中一个较简便的常用方法。
（1）制作工艺
ABS快速模型制作主要采用粘制工艺。粘制工艺是一种在不使用任何塑具的条件下完成其造型的制作工艺，是把加工好的零部件半成品按既定位置粘接起来，并保证具有一定牢度的方法。其特点是不受加工设备条件的制约，以手工加工为主，工具简单，适合制作以平板拼制为主的模型。粘制对象的尺寸、角度、弧度的准确性、合理性，以及粘制的牢度等，将直接影响到模型的设计效果。
粘制用的材料与工具有各种溶剂、医用注射器、毛笔、方铁等。粘制操作时，先用毛笔在被黏面上刷涂溶剂或胶，然后将两被黏面黏合，或者将两待粘的被黏面先拼合在一起，再用注射器吸取溶剂，然后慢慢注入拼合的缝隙中，被黏面溶蚀后相互粘接。刷涂溶剂或注入溶剂时，溶剂量不要太多，以免溶剂溢出弄到不粘接面上，产生溶蚀而失去表面光洁。
通过粘制可以掌握正确的画线、下料、锉削和拼粘方法，并对制作模型用的各种材料的性能有一个直观的感性认识，提高正确运用模型材料的能力。
（2）制作步骤
ABS手工快速模型的制作步骤包括：
①下料。按照图样尺寸，分析所需模型部件形状，在板料上用勾刀划线，直线的下料是利用钢直尺和钩刀沿线压尺勾画，勾画数遍后，即可折，如图2.2所示。曲线的下料则是利用曲线锯沿线进行锯切。
图2.2 下料
②粗修料。用砂带机和锉刀等打磨工具，将所下料块的毛边修整，以达到尺寸的要求，如图2.3所示。
图2.3 粗修料
③精修料。在粘制之前，可先用胶带将板料固定，再进一步修料（图2.4），以达到能够精确粘制的程度。
图2.4 精修料
④粘制。将修整后的料块拼合固定后，用注射器将粘接溶剂（三氯甲烷）注入拼合缝隙中（图2.5），稍等片刻即可黏合。或者用毛笔在被黏面上刷涂溶剂或胶，然后将两被黏面黏合。
图2.5 粘制
⑤精修磨。粘制后，对表面的痕迹、缺陷进行打磨修整，可用ABS专用填缝剂进行修补（图2.6），以达到所要求的表面精度和尺寸。
图2.6 精修磨
⑥喷漆。根据设计效果图的要求，进行表面喷漆绘制处理。如图2.7所示均匀喷涂时罐体与被涂面保持大约20cm左右距离，如图2.8（a）所示为正确喷涂角度，如图2.8（b）所示为错误喷涂角度。另外，喷漆时应先打底漆，金属一般用防锈底漆，木质、塑料等用白色做底漆，目的是将面漆喷在白色的底面上，使颜色更加纯正。然后喷面漆，一般喷三层可完全覆盖，一层干的时间为5～15min，全干的时间为半天。
图2.7 喷漆
图2.8 喷漆角度
根据以上步骤，完成最终的灯具模型制作，如图2.9所示。同法，制作完成叉车手工模型制作中前叉和门架的快速模型制作，如图2.10所示。
图2.9 灯具快速首版模型
图2.10 叉车手工模型中前叉和门架的制作
（3）工具材料
①测量工具，主要包括钢直尺、直角钢尺、圆规、游标卡尺等，如图2.11所示。用于量取图纸尺寸以及在ABS板材上画线等。
图2.11 测量工具
②切割工具，主要包括曲线锯和电锯、勾刀，如图2.12所示。用于ABS板材的切割下料。
图2.12 切割工具
③打磨工具，主要包括各种砂轮机、砂带机、砂纸、打磨棒和抛光蜡等，如图2.13所示。主要用于修正下料的边缘光滑平整度。
图2.13 砂轮机、砂带机、砂纸、打磨棒，抛光蜡
④粘制工具，主要包括丙酮或二甲苯等ABS专用胶水，如图2.14所示。
图2.14 ABS专用胶水
⑤修补工具，主要包括ABS专用填缝剂、原子灰等材料，如图2.15所示。
图2.15 ABS专用填缝剂、原子灰
2.ABS曲面手工首版制作
ABS曲面手工首版制作，是在快速首版制作的基础上增加了翻制阴阳模，制作产品模型曲面的步骤。它能使制作的模型形态更加丰富和美观，使设计师在真正现实空间中感受与理解曲线、曲面和造型。
（1）制作工具与材料
除了与ABS快速首版制作相同的工具和材料部分，另外还需要的材料包括翻模所需的石膏粉、木板、有机玻璃，所需工具还包括烘烤箱、隔热手套等。
（2）制作步骤
下面以汽车ABS首版制作来展示带曲面ABS板材模型制作过程。图2.16至图2.22为制作步骤。
①准备工作。在制作之前，需完成模型的尺寸三视图，如图2.16所示。
图2.16 汽车模型尺寸三视图
②制阴阳模。需制作一个凸模和一个凹模，用于ABS板的曲面压制。模具材料可使用石膏或者密度板。如图2.17所示为制作完成的石膏阴阳模，用于压制汽车模型曲面。
图2.17 翻制阴阳模
③修模。将翻制完成的石膏阴阳模，进行打磨修正，如图2.18所示。去除毛边和表面不平整，如有凹坑，可用未凝固的石膏进行修补。待冷却凝固后继续打磨修整。
图2.18 修模
④压制。对ABS塑料板进行热变形处理。在温度为93～118℃的烤箱中烘烤ABS塑料板，待其变软后取出，进行曲面压制，如图2.19所示。一些局部的车体曲面需要单独通过做出石膏阴阳模来制作。
图2.19 压模
⑤粘制。对压制好的板材进行基本结构架设，使用ABS专用胶水进行部件粘贴，如图2.20所示。
图2.20 粘制
⑥打磨与表面处理。使用砂纸、打磨棒等工具对边缘毛刺进行打磨，如图2.21所示。然后进行喷漆。
图2.21 打磨与表面处理
⑦安装电气件和内饰。接上前灯、尾灯、转向灯的电路，用海绵、泡沫板等做汽车座椅等内饰（图2.22），完成整体的装配。
图2.22 安装电气件和内饰
最终完成效果如图2.23所示。
图2.23 车体模型最终效果