3C產(chǎn)品的模具制造與工藝

今天科技的日新月異，推動(dòng)著(zhù)3C產(chǎn)品快速更迭。本文將就3C產(chǎn)品的發(fā)展現狀，簡(jiǎn)單探討其模具制作的特點(diǎn)，以及3D打印在3C產(chǎn)品生產(chǎn)工藝上的應用。

日常生活中3C產(chǎn)品隨處可見(jiàn)，主要包括計算機（computer）、通信（communication）、消費（consumer）電子產(chǎn)品三大類(lèi)。

科技發(fā)展日新月異，智能芯片、物聯(lián)網(wǎng)、大數據和5G等先進(jìn)技術(shù)正不斷地淡化這三大類(lèi)產(chǎn)品的界限。而傳統的家電也在這些技術(shù)的加持下向3C產(chǎn)品融合，逐步構成智能家居生態(tài)鏈。

1.模具開(kāi)發(fā)

人們對高品質(zhì)生活的追求從未止步，對3C產(chǎn)品的種類(lèi)要求趨向多元化，對其品質(zhì)要求也越來(lái)越高。從模具的角度來(lái)看，3C產(chǎn)品的模具要求精度更高、開(kāi)發(fā)周期更短且耐用性也更好。比如要開(kāi)發(fā)一款掃地機器人，從產(chǎn)品設計開(kāi)始就需要考慮到模具的開(kāi)發(fā)以及生產(chǎn)工藝流程。掃地機器人通常由主機與充電座構成，將主機分解為多個(gè)部分：主體、動(dòng)力、電氣以及耗材。主體是指外殼與底板等外觀(guān)造型以及主體固定部分的結構；動(dòng)力是指具有移動(dòng)、清掃和吸塵等功能的動(dòng)力構成系統；電氣除了常規的電子控制以及布線(xiàn)之外，還包括傳感器、電池組、無(wú)線(xiàn)通信和智能芯片模塊等相關(guān)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(wǎng)、水箱濾芯以及拖布等損耗件。

開(kāi)發(fā)一款掃地機器人需要很多模具，為了適應產(chǎn)品的快速迭代更新以及降低開(kāi)發(fā)成本，就需要縮短模具開(kāi)發(fā)周期以及開(kāi)模的數量。之所以將掃地機器人主體進(jìn)行模塊化分解，目的就是進(jìn)行模具的精簡(jiǎn)整合。主體部分的模具基本每一次迭代都要新開(kāi)；動(dòng)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(dòng)機，這個(gè)將在主體模具上進(jìn)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(xiàn)的更新也相應在主體模具上進(jìn)行調整；耗材部分以不變?yōu)榛緶蕜t，盡量減少耗材模具的開(kāi)發(fā)。按照這個(gè)設計理念，不但可以在模具上縮短開(kāi)發(fā)周期、降低成本，還能在產(chǎn)品生產(chǎn)中減少產(chǎn)品零部件的種類(lèi)以及特殊配件的庫存壓力，降低裝配的難度從而提高生產(chǎn)效率。

2.模具制作

模具雕銑機

在3C模具的制作中，還需要根據零部件的應用場(chǎng)合選用合理的工藝進(jìn)行加工。比如流線(xiàn)型的產(chǎn)品外殼，選用高速加工中心進(jìn)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(jìn)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(chǎn)品中的常見(jiàn)結構，對于個(gè)別直徑較小的內螺紋配件，除了可以用齒輪與鏈條傳動(dòng)進(jìn)行旋轉脫模，還可以借助慢走絲加工出咬合并相互滑動(dòng)的內縮抽芯，以常規的頂出方式脫模。盡管上述特殊場(chǎng)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(xiàn)切割等常規的加工工藝才能降低制作成本。

在3C產(chǎn)品的模具開(kāi)發(fā)中，要加強模具結構的優(yōu)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(gè)外殼設計基本合理，但由于位置的局限，外殼的出線(xiàn)孔間隔不到1mm，這對于產(chǎn)品以及模具來(lái)說(shuō)都是容易損壞的地方，特別是這個(gè)電氣控制模塊應用在多款產(chǎn)品上，通用產(chǎn)品數量大更易損耗。所以在模具設計的時(shí)候，需要將模具的外殼出線(xiàn)口部分進(jìn)行模塊化設計，將易損壞的部分做成鑲件。在外殼注塑生產(chǎn)的過(guò)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(kāi)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(chǎn)所造成的損失大幅降低。這個(gè)鑲件的設計理念其實(shí)在外殼出線(xiàn)口設計的時(shí)候已經(jīng)形成，并且已考慮到除沉頭螺釘孔外整個(gè)鑲件直接用普通的線(xiàn)切割加工出來(lái)，將精度控制在0.1mm。模腔的鑲件配合位直接用CNC按鑲件實(shí)物配合加工出來(lái)，這樣既降低了線(xiàn)切割的難度又使后序模具組合更高效精準。如果迭代產(chǎn)品需要增減或調整出線(xiàn)孔，便可以馬上設計出相應的鑲件進(jìn)行互換，不僅大幅縮短了新品的開(kāi)發(fā)周期，更是省下了新模具的開(kāi)發(fā)費用。

3.裝配流程

3C產(chǎn)品的裝配流程也是十分重要的一環(huán)，特別是在快速迭代的情況下，簡(jiǎn)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(chǎn)線(xiàn)，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(chǎn)品或者新開(kāi)發(fā)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(chǎn)周期，降低開(kāi)發(fā)成本，而且原有的裝配鏈無(wú)需大幅改動(dòng)，縮短了換產(chǎn)的調整時(shí)間。

得益于3D打印的高效，新品試裝還可以快速進(jìn)行夾具模塊的調整或更換。如今的3D打印技術(shù)不但可以打印出PLA、ABS等硬質(zhì)塑料，還能打印出TPU等彈性塑料。通過(guò)打印出合理過(guò)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(guò)渡材料的瑣屑步驟，使之貼合得更穩固。除此之外，還能進(jìn)行帶風(fēng)道的隨形打印，取代傳統而死板的塑料吸盤(pán)，使外殼等配件的裝配變得更加穩定可靠。

未來(lái)，3C產(chǎn)品將與我們的生活融為一體，智能生態(tài)鏈將不斷地對人們的生活賦予新的定義。

本文發(fā)表于《金屬加工（冷加工）》2019年第11期 頁(yè)，作者： 江門(mén)市新會(huì )區會(huì )城邦諾模具加工部柯秉光，原標題：《3C產(chǎn)品的模具制作與生產(chǎn)工藝略談 》。僅供學(xué)習參考，如涉及版權請聯(lián)系刪除。