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3C 產品的模具製作與生產工藝略談

2021-8-16 來源：江門市新會（huì）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（jù）製作的特點，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（kuò）計算機（computer）、通信（communication）、消（xiāo）費（consumer）電子產品三大類。科技發展日新月異，智能芯片、物聯網、大數據（jù）和 5G 等先進技術正不斷地淡化這三大類產品的界限（xiàn）。而傳統的家電也在這些技術的加持下（xià）向 3C 產品融合，逐步構成智能家居生態鏈。

1.模（mó）具（jù）開發

人們對高品質生（shēng）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（jù）的角度來看，3C 產品（pǐn）的模具要求精度更高、開發周期更短且耐（nài）用性也更好。

比如要開發（fā）一款掃地機器人，從產品設計開始就需要考慮到模（mó）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（jī）分為多個部分 : 主體、動力、電氣（qì）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（jié）構 ; 動力（lì）是指具有移動、清掃和吸塵等功能的動力構成係統（tǒng） ; 電氣除了常規的電子（zǐ）控製以及布（bù）線之外，還包（bāo）括傳感器、電池組、無線通（tōng）信和智能芯片模塊等相（xiàng）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（bù）等損耗（hào）件。

開發一款掃地機器人（rén）需要很多模具，為了適應產品（pǐn）的快速迭代更新以及降低開發成本，就需要縮短模具（jù）開發（fā）周期以及開模的（de）數量。之所以將掃地機器人主體進行模塊化分解，目的就是（shì）進行模具的精簡整合。主體部分的模具基（jī）本每一次（cì）迭代（dài）都要新（xīn）開 ; 動力部分的更迭主要是功率（lǜ）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（zhěng） ; 電氣部分的模具以互換為主，比如控製器電器盒，盡量設計成通（tōng）用（yòng）設計，而布（bù）線的更新也相應在主（zhǔ）體模具上進（jìn）行調整 ; 耗（hào）材（cái）部分以（yǐ）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（dàn）可以在模（mó）具上縮短開發周期、降低成（chéng）本，還能在產品生產中減少（shǎo）產品（pǐn）零部件的種類以及特（tè）殊（shū）配（pèi）件的庫存壓（yā）力，降低裝配的難度從（cóng）而提高生產效率。

2.模具製（zhì）作

在 3C 模具的製作中，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（xuǎn）用高速（sù）加工中（zhōng）心進行模腔精加工，可以提高曲麵的精度並減少（shǎo）後序拋光的工作量。對表麵（miàn）粗糙度要求較（jiào）高的複雜曲麵，比如帶鑽石反光麵（miàn）的燈罩模（mó）具，除了可以選用高（gāo）速加工中心，還可以選用鏡麵電火花進行模腔加工，使（shǐ）其表麵粗糙度（dù）幾近一步到位。螺紋（wén）緊固是 3C 產品中的常（cháng）見結構，對於個別（bié）直徑（jìng）較小的（de）內（nèi）螺紋配件，除了可以用齒輪與鏈條傳（chuán）動進行旋轉脫模，還可以（yǐ）借助（zhù）慢走絲加工（gōng）出咬合並相互滑動的內縮抽芯，以常規的頂出方式脫（tuō）模。盡管上述特殊場（chǎng）合選用高（gāo）端加工方法可以（yǐ）起（qǐ）到事（shì）半功倍的效果，但普通的加工中還是（shì）選（xuǎn）用 CNC、線切割等（děng）常規的加工工藝才能降低製作成本。

在 3C 產品的模具開發中，要加強模具結構的優化設計，並且合理選用加工工藝。圖 1 是（shì）一款電氣控製模塊的外殼與塑料模具的局部視圖，整個外殼設計基（jī）本（běn）合（hé）理，但由於位置（zhì）的局限，外殼的出線孔間隔不到 1mm，這（zhè）對於產品以及（jí）模具來說都是容易損壞的地方，特別是這個（gè）電氣控製模塊應用在多款產品上，通用產品數量大更易（yì）損耗。所以在（zài）模具設計的時候，需要將模具的外殼出線口部分（fèn）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（zhōng）一旦鑲件因碰撞或者磨損（sǔn）造成損（sǔn）壞，主管師傅（fù）可（kě）馬上在模具打開並且注塑機斷電的安全情（qíng）況下直接待機更換鑲件，將（jiāng）模具損耗維護對（duì）生產所造成（chéng）的（de）損失大幅降低。

圖1 某款電氣控製模塊外殼與塑料（liào）模具局部

這個鑲（xiāng）件的（de）設計理（lǐ）念（niàn）其實在外殼出線口設計的時候已經（jīng）形成，並且已考慮到除沉頭螺釘孔外整個鑲件直接用普通的線切（qiē）割加（jiā）工出來，將精度控製在 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後序（xù）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（kǒng），便可以馬上設計出相應的鑲件進行互換，不僅大幅縮短（duǎn）了新品的開發周（zhōu）期，更是省下了新（xīn）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（yào）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（de）利器。比如一些家電遙控器的裝配生產線（xiàn），其（qí）夾具采用分組模（mó）塊化設（shè）計 : 對於成熟穩定且恒定大批量的通用遙控器，用常規的加工方式製作出相應的配套模塊 ; 對於迭代的產品或者（zhě）新開發的遙控器，將根據其形狀及流程，借助 3D 打印機（jī）快速製作（zuò）出相應的配套模（mó）塊。這樣不（bú）但（dàn）可以縮短新夾（jiá）具的（de）生產周期，降（jiàng）低（dī）開發成本，而且原有的裝配鏈（liàn）無（wú）需大幅改動，縮短（duǎn）了換產的調（diào）整（zhěng）時間。

得（dé）益於 3D 打（dǎ）印的高效，新品試裝還可以快速進（jìn）行夾（jiá）具（jù）模塊（kuài）的調整或更換。如今的 3D 打印技術不但可以打印出 PLA、ABS 等（děng）硬質塑料，還（hái）能打印出 TPU 等彈性塑料。通過（guò）打印出合理過盈配合的彈性（xìng）模塊，可減少傳統（tǒng）硬性模塊還需要（yào）手工添（tiān）加彈性過渡材料的瑣屑步驟，使之貼（tiē）合得更穩固。除此之外，還能進行帶（dài）風道的隨形印（yìn），取代傳統（tǒng）而死板的塑料吸盤，使外殼等配件的裝配變得更加穩（wěn）定可靠。

未來，3C 產品將與（yǔ）我們的生活融為一體，智能生態鏈將不斷地對（duì）人們的生活賦予新的定義。

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