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3C产品的模具制造与工艺

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时间:2020-03-28

今天科技的日新月异,推动着3C产品快速更迭。本文将就3C产品的发展现状,简单探讨其模具制作的特点,以及3D打印在3C产品生产工艺上的应用。

日常生活中3C产品随处可见,主要包括计算机(computer)、通信(communication)、消费(consumer)电子产品三大类。

科技发展日新月异,智能芯片、物联网、大数据和5G等先进技术正不断地淡化这三大类产品的界限。而传统的家电也在这些技术的加持下向3C产品融合,逐步构成智能家居生态链。

1.模具开发

人们对高品质生活的追求从未止步,对3C产品的种类要求趋向多元化,对其品质要求也越来越高。从模具的角度来看,3C产品的模具要求精度更高、开发周期更短且耐用性也更好。比如要开发一款扫地机器人,从产品设计开始就需要考虑到模具的开发以及生产工艺流程。扫地机器人通常由主机与充电座构成,将主机分解为多个部分:主体、动力、电气以及耗材。主体是指外壳与底板等外观造型以及主体固定部分的结构;动力是指具有移动、清扫和吸尘等功能的动力构成系统;电气除了常规的电子控制以及布线之外,还包括传感器、电池组、无线通信和智能芯片模块等相关配件的组合;耗材主要是指可更换的配件,比如边刷、主刷、尘盒滤网、水箱滤芯以及拖布等损耗件。

开发一款扫地机器人需要很多模具,为了适应产品的快速迭代更新以及降低开发成本,就需要缩短模具开发周期以及开模的数量。之所以将扫地机器人主体进行模块化分解,目的就是进行模具的精简整合。主体部分的模具基本每一次迭代都要新开;动力部分的更迭主要是功率上的调整,比如根据吸力大小选用不同的电动机,这个将在主体模具上进行匹配调整;电气部分的模具以互换为主,比如控制器电器盒,尽量设计成通用设计,而布线的更新也相应在主体模具上进行调整;耗材部分以不变为基本准则,尽量减少耗材模具的开发。按照这个设计理念,不但可以在模具上缩短开发周期、降低成本,还能在产品生产中减少产品零部件的种类以及特殊配件的库存压力,降低装配的难度从而提高生产效率。

2.模具制作

精雕机.jpg

模具雕铣机

在3C模具的制作中,还需要根据零部件的应用场合选用合理的工艺进行加工。比如流线型的产品外壳,选用高速加工中心进行模腔精加工,可以提高曲面的精度并减少后序抛光的工作量。对表面粗糙度要求较高的复杂曲面,比如带钻石反光面的灯罩模具,除了可以选用高速加工中心,还可以选用镜面电火花进行模腔加工,使其表面粗糙度几近一步到位。螺纹紧固是3C产品中的常见结构,对于个别直径较小的内螺纹配件,除了可以用齿轮与链条传动进行旋转脱模,还可以借助慢走丝加工出咬合并相互滑动的内缩抽芯,以常规的顶出方式脱模。尽管上述特殊场合选用高端加工方法可以起到事半功倍的效果,但普通的加工中还是选用CNC、线切割等常规的加工工艺才能降低制作成本。

在3C产品的模具开发中,要加强模具结构的优化设计,并且合理选用加工工艺。图1是一款电气控制模块的外壳与塑料模具的局部视图,整个外壳设计基本合理,但由于位置的局限,外壳的出线孔间隔不到1mm,这对于产品以及模具来说都是容易损坏的地方,特别是这个电气控制模块应用在多款产品上,通用产品数量大更易损耗。所以在模具设计的时候,需要将模具的外壳出线口部分进行模块化设计,将易损坏的部分做成镶件。在外壳注塑生产的过程中一旦镶件因碰撞或者磨损造成损坏,主管师傅可马上在模具打开并且注塑机断电的安全情况下直接待机更换镶件,将模具损耗维护对生产所造成的损失大幅降低。这个镶件的设计理念其实在外壳出线口设计的时候已经形成,并且已考虑到除沉头螺钉孔外整个镶件直接用普通的线切割加工出来,将精度控制在0.1mm。模腔的镶件配合位直接用CNC按镶件实物配合加工出来,这样既降低了线切割的难度又使后序模具组合更高效精准。如果迭代产品需要增减或调整出线孔,便可以马上设计出相应的镶件进行互换,不仅大幅缩短了新品的开发周期,更是省下了新模具的开发费用。

3.装配流程

3C产品的装配流程也是十分重要的一环,特别是在快速迭代的情况下,简单而精准的夹具配合是高效装配的利器。比如一些家电遥控器的装配生产线,其夹具采用分组模块化设计:对于成熟稳定且恒定大批量的通用遥控器,用常规的加工方式制作出相应的配套模块;对于迭代的产品或者新开发的遥控器,将根据其形状及流程,借助3D打印机快速制作出相应的配套模块。这样不但可以缩短新夹具的生产周期,降低开发成本,而且原有的装配链无需大幅改动,缩短了换产的调整时间。

得益于3D打印的高效,新品试装还可以快速进行夹具模块的调整或更换。如今的3D打印技术不但可以打印出PLA、ABS等硬质塑料,还能打印出TPU等弹性塑料。通过打印出合理过盈配合的弹性模块,可减少传统硬性模块还需要手工添加弹性过渡材料的琐屑步骤,使之贴合得更稳固。除此之外,还能进行带风道的随形打印,取代传统而死板的塑料吸盘,使外壳等配件的装配变得更加稳定可靠。

未来,3C产品将与我们的生活融为一体,智能生态链将不断地对人们的生活赋予新的定义。

本文发表于《金属加工(冷加工)》2019年第11期 页,作者: 江门市新会区会城邦诺模具加工部柯秉光,原标题:《3C产品的模具制作与生产工艺略谈 》。仅供学习参考,如涉及版权请联系删除。



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