ABS產品模型制作過程中的制作技術研究

ABS塑料是產品模型制作的重要材料之一，本文介紹了ABS塑料的特性，相應的模型制作工具和模型制作工藝過程中六個重要技術環節的操作方法，筆者根據多年的教學實踐和實際操作經驗，重點歸納出ABS產品壓模過程中兩種常用的陰、陽模具的制作技術。為學生學習ABS產品模型制作、模型教師教學、模型愛好者研究ABS產品模型制作工藝提供有價值的參考材料，為進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塑料化學名稱為丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物，英文名稱Acrylonitrile Butadiene Styrene 簡稱ABS。從形態上看，ABS是非結晶性材料，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板相對密度為1.05左右，吸水率低，同其他材料的結合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。具有良好的力學性能，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。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。

ABS模型制作前的準備

ABS產品模型制作主要分為陰、陽模具制作（木模或石膏模）、壓模、切割、打磨、黏合、面飾六個部分，對于純手工進行模型制作的學生來說，設計的模型不應太大、太過復雜，以免壓模時細節無法壓出。模型制作前，我們需要做的準備有：

1.材料和工具的準備 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、游標卡尺、木工銼、臺鉗，常用電動工具有：切割機、曲線鋸、砂輪機、烘箱、熱風槍、電鉆。

2.設計圖紙的準備 我們應根據設計構思，繪制出三維效果圖、根據效果圖在1cm單位網格內繪制出6個面的工程圖，并在工程圖上標注出相應的尺寸，確定模型的大小比例，打印出模型的6視圖及關鍵視角的三維效果圖，并將打印的圖紙對應貼在墻壁上，供模型制作時進行觀察、對比、測量。

ABS模型的基本制作工藝

1.陰、陽模具制作

方法一：木模制作法

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

根據產品的尺寸及厚度，將確定的尺寸畫在密度板上，其周邊預留5mm余量并畫線，確定需要幾塊密度板，用切割機或曲線鋸沿畫線將密度板切下，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鉗上，放置第二天即可使用。將粘牢的木塊置于臺鉗上，參照工程圖、效果圖用整形銼將木模打磨出產品的外部形態，反復對比，慢慢調整，直至做出較為精細的產品陽模。

制作陰模時，將陽模平放在密度板上并畫線，其周邊預留3-5cm余量處畫線，沿外邊線將密度板切下。用電鉆在陰模的里線內1cm處鉆孔，直至線鋸鋸條插入為止，沿內邊線將密度板切空，將陰模置于臺鉗上，用整形銼修整，反復對比陰、陽模具，使陰、陽模間有3mm左右的中空為止。注意：使用曲線鋸時用力要平穩、勻速，轉彎時不能太急或使用蠻力，避免扭斷刀片，切割及鉆孔時注意應留有余量，修整模具時銼刀應放平，時刻注意畫線。

方法二：石膏模制作法

根據產品的尺寸，用硬質的板材制作較產品稍大的箱體，一般選擇吸水性較好的硬紙板。選擇質地細膩的石膏粉按水和石膏按1：1.4—1.8進行調配，放入桶內用電鉆進行快速攪拌，并將攪拌好的石膏注入箱體內，注意將石膏里的氣泡震出，等其凝固后，將箱體拆除。參照產品工程圖、效果圖用美工刀或鋼片對石膏外部造型進行修整，反復對比，慢慢調整，直至做出較為精細的石膏陽模。

在制作復雜的模型時，石膏模可以分開做。首先按照上述方法制作出放大原陽模6mm左右石膏的陽模，在陽模的中間畫線，將攪拌好的石膏注入稍大于陽模箱內，在石膏陽模上涂上脫模劑（肥皂水），迅速將半邊石膏陽模放入石膏漿內，并將石膏漿震平，待石膏略干后，慢慢將陽模取出。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直徑為3-5cm，深度2cm的凹槽，清理石膏碎屑，并在整個石膏平板上涂上脫模劑，再次將攪拌好的石膏注入箱內，石膏沒過陽模3cm，將石膏漿震平，待其干后用脫模劑小心將石膏模分開，并將分開的石膏模進行修整。

2.ABS的壓模

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

對于2mm以內、曲率較小的ABS板我們可以使用勾刀直接進行裁切，對于壓模完成后，模具外受壓的ABS將產生余量，我們先在余量上畫出ABS模型的合模線，我們可用勾刀、臺式線鋸、手提曲線鋸、手工鋸小心將多出的余量鋸掉，再用鋼銼對ABS切口進行打磨，直到上下兩個ABS模型能夠較為吻合為止。對于較為規則的切割或按鈕的制作我們使用CNC精雕機進行切割。

4.ABS的黏合

在模型制作過程中，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的分子結構，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，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側周圍粘連一條寬0.5-1cm邊條，這樣黏合的模型及牢固又整體，而且方便后續模型的打磨。

5.ABS的打磨

在模型制作過程中，我們一般會對ABS模型粘合處的痕跡進行多次打磨，打磨前我們需要對凹痕進行處理，先用原子灰將凹痕填平，再用銼刀和砂紙盡量把添補的地方打磨光滑。原子灰俗稱膩子，一種填補材料，常與固化劑按重量100：1.5—3的比例混合使用，在實際經驗中我們還可采用模型膠和痱子粉混合使用填補較小的凹槽。注意：涂抹原子灰時，應清除ABS表面的雜質，按量進行調配膩子，防止膩子短時間內固化造成浪費，打磨時必須使膩子完全固化，以免潮濕的膩子粘到銼刀凹槽內。打磨時的順序是先用銼刀，粗砂紙、細砂紙、水砂紙帶水打磨，打磨完畢用水清洗模型，此時模型表面會變的較為光滑，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、經濟。噴漆前我們需將模型表面的灰塵雜質水洗干凈后干燥，并懸掛在立桿上，噴漆時我們將自噴漆上下均勻搖晃2min，使瓶內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，每次噴涂應薄一些，沒噴到的地方等油漆干后再次噴涂，避免噴涂過厚造成倒流現象（流淚）。注意：噴漆時應盡量選擇通風或有換氣扇的地方，牢記 “少量多次”，“物靜人動、人靜物動”的口訣。

結束語

通過ABS產品模型制作，可以制作出仿真的實物，它既幫助設計師完善創意構思，又能夠使產品的造型、功能、技術三者間高度融合。ABS產品模型制作包括很多技術環節，每一個加工工藝和制作技術都需要我們認真對待，才能生產出人們滿意的產品。隨著科技和制作實踐不斷進步，相信可以不斷改進制作材料和工藝，使ABS產品模型在工業設計活動中發揮出更大的作用。

（作者單位：武漢理工大學華夏學院）