【案例1】汽车线束连接器

图匠工业设计2018-06-07 14:46:01

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连接器模具属于工业模具的一个分支,属于精密模具,模具体积不大,但结构紧凑,模具镶件多、细、精。设计时需要充分考虑镶件的分拆,尽量设计为磨床加工,因为磨,是最精密的加工手段!


基本信息


客户:###汽车厂(技术保密,不能提,是国内以配置为卖点的车厂)

材料:纯PBT 耐高温,电性能良好)

穴数:出8

设计周期:22s

机台:200吨机

需求量:100w /

模具周期:30

模具寿命:不低于50w模次 (硬模)

产品要求:装配线束端子需顺畅,连接器对插顺畅无松动,外观禁止有不良。

 

产品分析



产品外形


产品外形不大,21.8 X 21.3 X 32.0,在模具里属于小模。

外形上看,结构不复杂,三边行位,两小时搞定,但,设计不能大意,浅水往往溺死人..

接下来再看看里面的结构



产品内部做后模,可放顶针,不影响外观


 

产品外形做前模

内结构


连接器难就难在细小的外形里,犹如麻雀一般,五脏俱全,设计时稍有不注意的地方,撞模、镶件变形、产品披锋等一大堆问题跑出来,烦死整村人...




 


里面的结构分两种方向,一种是垂直于分型面,就是常规的上下抽(就是正常前后开模),还有就是行位的侧抽。


这个产品对插面多,可以看到,不仅仅单纯的侧抽,侧抽里还带有上下抽的扣位,也就是说,上下抽的镶件与侧抽的镶件是对插的!什么叫对插,我形象点描述就是你把自己的左右手手指张开,然后像跟你炮友啪啪啪时一样,十指紧扣,错综叠在一起。嘿嘿嘿、、、所以,必须先把侧抽芯抽出来,上下抽才能动作,不然,


镶件拉断!!!镶件全废!!

老板叼人的时候拍桌子也是啪啪啪!!!


那么,伍工,这该如何办?


其实,这这模具里就是一个常规结构的问题,无非就是开模跟抽芯的顺序控制问题,在控制模具开模跟抽芯的方法有很多,以后我们再慢慢讲。


在这套模具里,我们这个产品需要在模具术语里我们叫前模行位。


模具设计



连接器产品,产品多为直身,装配位多,层层相扣,且胶位薄,不做出模斜度


1.放缩水           纯PBT料  1.5~2.05%


塑料都有热胀冷缩,溶胶时温度240~270℃,进到模腔里成型冷却到出模,产品还有差不多100度的温度,产品模外继续冷却、收缩。我们放的缩水就是提前把模腔做大,然后等产品冷却后并收缩到设计尺寸值。


《装逼笔记本》

每种材料的收缩不尽相同,我们目前使用的塑料多为改性材料,也就是说,在原料或者基料的基础上,根据产品的使用要求、性能,添加所需的添加剂跟各种辅助剂,通过聚合使其达到设计性能的材料。 最主要是!!廉价改性材料多是添加了回收料!!什么旧电视机啊,烂胶框啊,烂胶鞋啊!!不然人家回收,甚至进口洋垃圾回来是干嘛呢?!!有机会去顺德杏坛看看,那就一个回收基地,同时也是塑料制造发达的地方。

(添加剂有阻燃剂,稳定剂,润滑剂,颜料等等,还有玻璃纤维,碳纤维等等添加物)


纯PBT料收缩率在1.5~2.05%,如果添加玻璃纤维或者碳纤维,收缩率就在    1.03~1.05%。


一般材料收缩是根据产品的大小,长宽、产品肉厚而定,一般外形不大,肉厚均匀的产品,我们是取平均值,这个连接器我们用纯PBT做,我们取1.7%。


也就是,我们将产品放大1.017倍。



【比例体】命令       点击产品      输入1.017     确定


2.拆镶件


连接器模具的精华就是镶件的分拆,拆的好,模具加工相对合理轻松,拆的差,加工师傅喊救命!!然后跑到你面前问你:“小五你多少钱一个月啊?

我楞了一下,嘴唇微微战抖,准备张开回答....

"你不值!!你不值这个价!!“师傅抢答如闪电

我整个人就楞在那里怀疑人生半小时....呵呵

那个设计没经历过怀疑,被叼...

只要打不死,多看,多问,多学,多派烟,慢慢提升


镶件我们一定要围绕能磨就磨得设计理念,小镶件是很难CNC(电脑锣,也就是加工中心))加工的了,磨不了的成型位置,通过EDM(做铜公放电加工)完成。


这种模具我们拆镶件的时候就应该要知道,产品的模仁多大,基本就是产品边到模仁边留25到30mm,这个模具因为设计1出8,会比较大,横向留到20mm左右,纵向留30mm就可以,还可以放一条直径6mm的运水与M6螺丝。这个就是经验值。 一看产品,就知道产品如何出模,分型面在哪里,如何进胶,如何顶出,产品容易出什么问题等等,高手过招,一看就知有没有!!所以,这套模具我是先做单个结构,然后旋转复制其他腔,模具就出来了。




先看前模的位置,中间两个圆孔肯定是做在前模,做两根镶针,底部形状多槽位,需多注意对插位置做斜度。



拆出来的镶针,产品顶部里前模顶部留20左右足矣,前模模芯取50高,必须整数,在做模芯尺寸大小跟排位时,必须取整数,不能有小数!!,拆镶件时也最少要取到小数点后一位,可以去到0.1级别。如果设计太随意,师傅加工摇数摇得手臂都粗了,你看他打不打死你?




图中箭头的地方是前后模镶件对插的地方 ,放对插斜度,这里,我们最少放0.1mm的斜度。这种斜度我们现在是不讲度数的,我们做减胶拔模,拔模度数根据你需要多少段差来定,例如,这个对插位,我单边需要最少0,.1的间隙来保证对插,那么这个槽的高度为9mm高,那么,就拉个0,6°的斜度,就可以出来0.1的对插间隙。


此镶件主要靠磨床加工,磨不到的地方用EDM清角。



拔模斜度不能过大,毕竟有装配要求,这是插端子的端子槽



火山口位置有尖角,做镶件,产品边到镶件边留3~4mm足矣


镶件用一根20mm的圆针加工,挂台做直身定位防转

尖薄,加工难度高,容易断裂,磨损率高的地方,必须做镶件,后续可替换


《装逼笔记本》

镶件主要加工方式是研磨、EDM(放电加工)、慢走丝线割中间两个镶针孔

这里要注明一个问题,就是加工的顺序问题,研磨肯定是放在首位,因为后续的加工需要有分中的直身位,这是第一步,没争议。但EDM跟慢走丝这个顺序是有讲究的,如果先慢走丝,再EDM,会有什么不良?那就是线割出来的孔,在EDM的时候,放电产生的花火会把割好的平整的圆孔口打出有轻微的圆口,就好像给一个圆孔到了一个R角,那就会有轻微的毛边在产品的镶件线上。


镶件材料用进口日本日立SKD61,热处理至HRC48~52,保证强度,冲胶时不易被塑料冲变形,市场价位大概在70块一公斤左右。SKD61用做镶件用料多,对于高纤维的产品也可使用。


《装逼笔记本》

SKD61是日本的标号,不同国家有不同的标号

例如对应国内的同样性能的材料叫4Cr5MoSi V1,

对应美国标准叫H13

对应韩国叫STD61

对应一胜百叫8407

对应德国叫X40CrMoV51

都是热作模具钢,应用在压铸模具上偏多。硬度高,耐磨性好。

所以,东西要了解清楚,不要没事就大喊大叫,无知者无畏其实不是什么光彩的事情,熟记这些知识,在老师或者师傅面前,是洗地的好机会


模仁选用进口日本大同NAK80,出厂预硬HRC36~42,特点是加工性能好,放电性能好,抛光性能佳等等,市场价位大概在70块一公斤左右。跟SKD61一样属于中端钢材。


镶件与镶针组合,对于产品的排气也有利,也方便加工,镶针属于对插件,极度容易磨损出毛边,设计成镶件是不用考虑的事情。


前模的镶件基本分拆完毕。


下面看后模如何分拆:


后模厚度留25mm足矣,如果说25不够厚,会变形,那么镶针早就死翘翘了,设计就是要木桶效应,要平衡,日本人在这方面做得很极致。

产品小,胶量小,注塑压力小,合理分布撑头就可以保证模具不变形



后模镶件A形状跟着产品内壁的形状走,便于排气与直接线割加工完成



成型位置也是跟着产品的形状,【求差】得出,设计上挂台



根据产品形状,能分拆研磨的,必须分拆研磨

与前模镶针对插的位置,也必须分拆出来,研磨加工,研磨能保证对插精密度





底下灰色镶件就是与前模镶针对插的镶件,研磨与EDM清角加工完成




藏青色的镶件是与侧面行位对插的镶件,研磨与慢走丝线割加工完成


后模的镶件也分拆完毕。



下面继续行位的镶件分拆



产品红色箭头的位置就是做行位侧向抽芯的地方单独再拆镶件

注意:左边红色箭头与右下角的红色箭头所示位置是与镶件有插穿,需要重点关注




行位镶件与后模镶件对插




侧向行位镶件分拆,此镶件需要重点关注!


荧光绿色的行位镶件与前模镶针对插,出产品内扣位


配模是关键,模具制作的时候,师傅配模的手艺是成败关键,就是靠0.00X的间隙在对插,用磨床慢慢配,功夫不到位,镶件插崩,插圆角,插变形常有的事情


最主要还要考虑就是模具注塑后,钢材热胀冷缩的尺寸变化,不要觉得冷儿模配的时候很FIT很完美,一旦注塑了,就镶件烧死抽不出啊,镶件直接崩裂


差之毫厘的手感,体现在月薪一万跟月薪2千的差别,不要羡慕人家师傅的工资收入,那是人家实打实积累出来的,做人不要想着一步登天


模具不simple,做人不要太naive



模具动作有讲究


侧抽芯需要行位先抽出,才进行前后模的开启


这就需要做前模行位,做前模行位我们常规的方式是做细水口模架,用水口板开启的的行程通过铲鸡把行位抽开,然后再进行前后模AB板的开启


对了,客户要要求在产品表面刻上公司LOGO,so,我们在产品的一个面上用镶件做上LOGO,可替换不同LOGO,完美



所有镶件分拆达成!!


3.设计行位与模芯


设计都是先重点,后易点;先难后易


产品行位是重点,先做


模具出8穴,产品结构3边行位抽芯,决定了2个产品为一组,有4组


因此,进胶方式只能为细水口流道转大水口进胶


每组产品与产品之间距离留20mm走4mm直径的流道


流道距离合理就好,经验值为主,整套模具设计合理,看上去就非常的舒服



进胶点位置选择在产品中间偏上的位置,照顾上下胶位的流动性


还要考虑不能对准薄弱的镶件直冲,容易损坏镶件


两个产品为一组,其中一个镶件需要旋转180° ,原因如下

  1. 保证每个产品进胶点一致,产品一致性高(主要原因)

  2. 产品行位制约



产品边到行位边留20左右,做上对插虎口,主要作用是合模后有定位,抵抗注塑机射胶与滑动产生的错位与形变,即使注塑压力小,仍需重视


行位的宽度取整数108



行位高度取整数,由产品头部火山口的地方为起点,去到底部R角附件的位置,先保证行位高度为整数,尽量靠近底部R角,这里取28mm、


so,这个产品分型面就出来了

一个是火山口的R角边缘

一个是底部R角

还有一个就是产品两边行位的对碰面,不用说都是知道取火山口的圆心点位置


行位头部延伸到模仁边,基本成型,就可设计行位座


行位的组成分为行位头(或行位镶件),行位座,行位压脚,行位斜边



模仁边拉出30mm左右的方块作为行位座,设计高度为8到10mm,宽为5mm的行位压脚,压脚凸出行位底面5mm台阶,用于控制行位对碰,师傅配模的时候就是在啪啪啪这个行位台阶,如果没有台阶,行位容易左右错位



镶件的挂台设计,镶件磨一台阶,行位割一方形孔,塞进一方形条做挂台,全部磨床加工


行位大体外形完成


开始设计产鸡


行位的活动需要一个力,常规的力源有圆形斜导柱,狗腿产鸡,T型槽,油缸等


三板模我们这次用一个T型槽式的



首先我们先来明白行位的行程有多少,取决行位完全分离产品的距离,再加上安全距离3~5mm,这次我取16mm足矣


行位比较宽,有108mm,T型槽宽度也要合理,取30mm宽,35mm厚,长度直抵模架面板


T型槽斜边22°,控制行程在16mm




T型槽插入B板10mm做反铲,防止行位在注塑时后退



行位行程16mm


另一半行位同样设计原理可得




侧抽芯行位设计同理


两侧抽芯根据两边大行位理念去做,是不会出差错的,初学者接触这类模具的时候要细心,多想为什么,多考虑行位与镶件对插的时候,如何保证精密度,多想想每个设计数值的设计依赖是什么,这样你才能成长




设计上扁顶,在产品的底部周边添加,保证产品均匀受力顶出

放置扁顶就是很基本的设计,这里就不累赘细说,有机会我们再拿其他案例一起讨论,这篇案例我们主要是讲镶件的分拆,其余可轻描淡写带过,但不代表轻视


结构已经基本完成、


现在还是2个产品,旋转复制其余6个产品



旋转复制,产品中心距离160,中间行位距离大约35mm左右,保证有足够活动行程不干涉,也不可相隔太远,流道设计需要越短越好,节约注塑压力,不会过快冷胶


模芯设计


前模设计,6mm运水,M6螺丝6个

后模设计,6mm运水,M6螺丝6个



设计上相关的避空位与反铲位



再复制一套模芯,保证中间留有48mm左右行程与安全距离,模仁中间距取225


现在也可以画上行位压块



压块设计一组,也是复制过去,中间行位共用压块


行位为前模行位,每根压块布置3根M6螺丝,锁前模A板上


模具大体结构出来


把模架调出来,设计上进胶与其他辅助零件,此模具基本可以出BOM表订料订模架




前模整体图



后模整体图


4.流道设计


3板模,吸水口设计,即咀为主流道,进来就是A板顶面分流走胶,冲到行位里进胶,如下图示






二级流道为梯形流道,6mm宽,4mm深


三级流道为圆形流道,直径也是6mm,拉斜度,去到前模芯时,再小一级,去到行位时,再小一级,以此类推


5.模架上辅助配件设计


好累~~~略,以后案例再讨论



啰嗦功夫


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