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    3C 產品的模具制作與生產工藝略談
    2021-8-16  來源:江門市新會區會城邦諾模具加工部   作者:柯秉光

     
           摘要 : 科技的日新月異,推動著 3C 產品快速更迭。本文將就 3C 產品的發展現狀,簡單探討其模具制作的特點,以及 3D 打印在 3C 產品生產工藝上的應用。
      
          日常生活中 3C 產品隨處可見,主要包括計算 機(computer)、 通 信(communication)、消費(consumer)電子產品三大類??萍及l展日新月異,智能芯片、物聯網、大數據和 5G 等先進技術正不斷地淡化這三大類產品的界限。而傳統的家電也在這些技術的加持下向 3C 產品融合,逐步構成智能家居生態鏈。
      
          1.模具開發
     
          人們對高品質生活的追求從未止步,對 3C產品的種類要求趨向多元化,對其品質要求也越來越高。從模具的角度來看,3C 產品的模具要求精度更高、開發周期更短且耐用性也更好。
      
          比如要開發一款掃地機器人,從產品設計開始就需要考慮到模具的開發以及生產工藝流程。掃地機器人通常由主機與充電座構成,將主機分為多個部分 : 主體、動力、電氣以及耗材。主體是指外殼與底板等外觀造型以及主體固定部分的結構 ; 動力是指具有移動、清掃和吸塵等功能的動力構成系統 ; 電氣除了常規的電子控制以及布線之外,還包括傳感器、電池組、無線通信和智能芯片模塊等相關配件的組合 ; 耗材主要是指可更換的配件,比如邊刷、主刷、塵盒濾網、水箱濾芯以及拖布等損耗件。
      
          開發一款掃地機器人需要很多模具,為了適應產品的快速迭代更新以及降低開發成本,就需要縮短模具開發周期以及開模的數量。之所以將掃地機器人主體進行模塊化分解,目的就是進行模具的精簡整合。主體部分的模具基本每一次迭代都要新開 ; 動力部分的更迭主要是功率上的調整,比如根據吸力大小選用不同的電動機,這個將在主體模具上進行匹配調整 ; 電氣部分的模具以互換為主,比如控制器電器盒,盡量設計成通用設計,而布線的更新也相應在主體模具上進行調整 ; 耗材部分以不變為基本準則,盡量減少耗材模具的開發。按照這個設計理念,不但可以在模具上縮短開發周期、降低成本,還能在產品生產中減少產品零部件的種類以及特殊配件的庫存壓力,降低裝配的難度從而提高生產效率。
      
          2.模具制作
      
          在 3C 模具的制作中,還需要根據零部件的應用場合選用合理的工藝進行加工。比如流線型的產品外殼,選用高速加工中心進行模腔精加工,可以提高曲面的精度并減少后序拋光的工作量。對表面粗糙度要求較高的復雜曲面,比如帶鉆石反光面的燈罩模具,除了可以選用高速加工中心,還可以選用鏡面電火花進行模腔加工,使其表面粗糙度幾近一步到位。螺紋緊固是 3C 產品中的常見結構,對于個別直徑較小的內螺紋配件,除了可以用齒輪與鏈條傳動進行旋轉脫模,還可以借助慢走絲加工出咬合并相互滑動的內縮抽芯,以常規的頂出方式脫模。盡管上述特殊場合選用高端加工方法可以起到事半功倍的效果,但普通的加工中還是選用 CNC、線切割等常規的加工工藝才能降低制作成本。
      
          在 3C 產品的模具開發中,要加強模具結構的優化設計,并且合理選用加工工藝。圖 1 是一款電氣控制模塊的外殼與塑料模具的局部視圖,整個外殼設計基本合理,但由于位置的局限,外殼的出線孔間隔不到 1mm,這對于產品以及模具來說都是容易損壞的地方,特別是這個電氣控制模塊應用在多款產品上,通用產品數量大更易損耗。所以在模具設計的時候,需要將模具的外殼出線口部分進行模塊化設計,將易損壞的部分做成鑲件。在外殼注塑生產的過程中一旦鑲件因碰撞或者磨損造成損壞,主管師傅可馬上在模具打開并且注塑機斷電的安全情況下直接待機更換鑲件,將模具損耗維護對生產所造成的損失大幅降低。
      
     
       
    圖1 某款電氣控制模塊外殼與塑料模具局部
      
          這個鑲件的設計理念其實在外殼出線口設計的時候已經形成,并且已考慮到除沉頭螺釘孔外整個鑲件直接用普通的線切割加工出來,將精度控制在 0.1mm。模腔的鑲件配合位直接用 CNC按鑲件實物配合加工出來,這樣既降低了線切割的難度又使后序模具組合更高效精準。如果迭代產品需要增減或調整出線孔,便可以馬上設計出相應的鑲件進行互換,不僅大幅縮短了新品的開發周期,更是省下了新模具的開發費用。
      
          3.裝配流程
      
          3C 產品的裝配流程也是十分重要的一環,特別是在快速迭代的情況下,簡單而精準的夾具配合是高效裝配的利器。比如一些家電遙控器的裝配生產線,其夾具采用分組模塊化設計 : 對于成熟穩定且恒定大批量的通用遙控器,用常規的加工方式制作出相應的配套模塊 ; 對于迭代的產品或者新開發的遙控器,將根據其形狀及流程,借助 3D 打印機快速制作出相應的配套模塊。這樣不但可以縮短新夾具的生產周期,降低開發成本,而且原有的裝配鏈無需大幅改動,縮短了換產的調整時間。
      
          得益于 3D 打印的高效,新品試裝還可以快速進行夾具模塊的調整或更換。如今的 3D 打印技術不但可以打印出 PLA、ABS 等硬質塑料,還能打印出 TPU 等彈性塑料。通過打印出合理過盈配合的彈性模塊,可減少傳統硬性模塊還需要手工添加彈性過渡材料的瑣屑步驟,使之貼合得更穩固。除此之外,還能進行帶風道的隨形印,取代傳統而死板的塑料吸盤,使外殼等配件的裝配變得更加穩定可靠。 
      
          未來,3C 產品將與我們的生活融為一體,智能生態鏈將不斷地對人們的生活賦予新的定義。
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