Обзор Проекта
Производитель платёжных терминалов, разрабатывающий PCI PTS-совместимый настольный POS-терминал, нуждался в производственной пресс-форме для корпуса панели ввода PIN-кода — обращённого к пользователю компонента, в котором размещены клавиатура, окно дисплея и щель считывателя EMV-чиповых карт. Корпус — основная поверхность взаимодействия с пользователем в терминале и непосредственно несёт защитные элементы, входящие в архитектуру защиты устройства от вскрытия.
Деталь объединяет в одном литье три жёстких требования: прецизионные допуски для щели считывателя EMV-карт, геометрию защёлок с защитой от вскрытия для требований PCI PTS к корпусу и ESD-безопасные свойства материала для защиты чувствительной электроники обработки платежей.
Проблема: Окно щели EMV-карты требовало размерной точности ±0,05 мм по ширине и прямолинейности на пролёте 82 мм — фактически точности плиты пресс-формы на серийной литой детали. Достижение этого стабильно, без механической обработки после литья, потребовало сочетания закалённой стали H13, прецизионного формирования щели проволочно-вырезной обработкой и управления процессом в реальном времени.
Технические Характеристики Детали
| Параметр | Спецификация |
|---|---|
| Деталь | Корпус панели ввода PIN-кода POS-терминала (верхний корпус) |
| Размеры | 195 × 92 × 18 мм |
| Толщина стенки | 2,2 мм номинально |
| Материал | PC/ABS FR, UL 94 V-0, ESD-безопасный сорт с углеродным наполнителем |
| Поверхностное сопротивление | 10⁴–10⁶ Ω (ESD-безопасное) |
| Отделка наружных поверхностей | Мелкоматовая текстура VDI 24 (устойчивость к отпечаткам пальцев) |
| Окно дисплея | 72 × 48 мм, с углублением 0,5 мм под приклейку линзы |
| Щель EMV-карты | Сквозная щель 86 × 3,2 мм, ±0,05 мм по ширине |
| Отверстия клавиатуры | 16× Ø18 мм, позиции ±0,10 мм |
| Косметический стандарт | Класс A на всех наружных видимых поверхностях |
| Элементы защиты от вскрытия | 6× бобышек-защёлок с калиброванной геометрией отламывания |
| Годовой объём | 350 000 штук |
Инженерный Подход
Точность Щели EMV-Карты
Щель считывателя карт — самый требовательный по размерам элемент детали. EMV-чиповые карты имеют размер 85,6 × 53,98 × 0,76 мм по ISO/IEC 7816, и щель считывателя должна надёжно направлять карту при тысячах вставок без заклинивания и без чрезмерного люфта. Достижение ±0,05 мм на ширине щели 82 мм требует управления процессом прецизионного литья — температура пресс-формы удерживается в пределах ±1°C, а профиль скорости впрыска предотвращает облой на кромках щели.
Щель формируется парой прецизионно отшлифованных вставок H13 — одна вставка в матрице, одна в знаке — которые смыкаются на плоскости разъёма и образуют полный профиль щели:
- Материал вставок: H13, закалка до 52 HRC, проволочно-вырезная обработка до ±0,003 мм
- Ширина щели: 3,20 мм ±0,05 мм (карта толщиной 0,76 мм; щель даёт зазор под карту + защитные контактные пружины EMV)
- Прямолинейность щели: ±0,03 мм на видимой длине щели 82 мм
- Фаска входа карты: заход 15° ±1° с обеих сторон щели
Вставки щели шлифуются и доводятся проволочно-вырезной обработкой, затем проверяются на КИМ перед сборкой пресс-формы. В производстве ширина щели проверяется на 5 деталях за 2-часовую смену калиброванным калибром «годен/не годен». Полная проверка профиля щели на КИМ выполняется на 1 детали за смену.
Геометрия Защёлок с Защитой от Вскрытия
Корпус панели ввода PIN-кода крепится к основанию терминала 6 защёлками, спроектированными так, чтобы видимо разрушаться при отжиме корпуса — требование PCI PTS к конструкции корпуса с признаками вскрытия:
- Зацепление защёлки: 0,7 мм натяга на защёлку
- Толщина корня защёлки: 1,4 мм с галтелью R1,0 мм — рассчитана на разрушение при усилии отжима >80 Н
- Поведение материала: Углеродный PC/ABS FR более хрупкий, чем ненаполненные сорта — углеродный наполнитель снижает удлинение при разрыве с типичных >10% примерно до 3–5%, что само по себе усиливает признаки вскрытия
Геометрия защёлок проверена физическими испытаниями на образцах Т1. Защёлки чисто разрушались при среднем усилии 85 Н ±8 Н — выше требования удержания сборки 60 Н, но ниже порога, при котором окружающий материал корпуса деформировался бы вместо разрушения.
Переработка ESD-Безопасного Материала
Литьё углеродного PC/ABS FR создаёт специфические задачи:
- Повышенная вязкость расплава — углеродный наполнитель снижает текучесть расплава на ~25% по сравнению с ненаполненным FR PC/ABS
- Абразивность к стали пресс-формы — H13 требуется для стойкости к абразивному воздействию углеродного наполнителя за производственный ресурс
- Внешний вид поверхности — углеродный наполнитель даёт естественную матовую, слегка текстурированную поверхность; текстура VDI 24 наносится для однородности поверхности и устойчивости к отпечаткам пальцев согласно стандартам отделки поверхности
- Видимость линий спая — углеродные сорта проявляют линии спая заметнее; положение впуска выбрано так, чтобы основная линия спая проходила по нижней грани (не видна в собранном терминале)
Позиционирование Отверстий Клавиатуры
16 отверстий кнопок клавиатуры должны точно совпадать с мембранной клавиатурой и контактами печатной платы под ней. Накопленная позиционная ошибка по всей длине детали 195 мм должна оставаться в пределах ±0,15 мм.
Мы применили прогноз усадки Moldflow для конкретного углеродного сорта PC/ABS, чтобы рассчитать компенсированные размеры полости. Пресс-форма обработана по компенсированным размерам, а детали Т1 измерены для проверки того, что фактическая усадка совпала с прогнозом в пределах 0,05%.
Детали Конструкции Пресс-Формы
| Параметр | Деталь |
|---|---|
| Тип пресс-формы | 2-местная холодноканальная, боковой впуск |
| Блок пресс-формы | LKM, 550 × 550 мм |
| Сталь | H13, 50±2 HRC |
| Вставки щели карты | H13, 52 HRC, проволочно-вырезная обработка |
| Литниковая система | H-образная, диаметр 5 мм, естественно сбалансированная |
| Впуск | Боковой впуск на гнездо, 2,0 × 1,2 мм |
| Охлаждение | Каналы 10 мм, 20 мм от полости; конформное охлаждение вокруг зоны щели карты |
| Выталкивание | 12× Ø4 мм толкателей на гнездо (только нижняя грань) |
| Поверхность | Мелкоматовая VDI 24 на поверхности полости |
| Масса пресс-формы | 1 720 кг |
Результаты
| Показатель | Цель | Достигнуто |
|---|---|---|
| Ширина щели карты | 3,20 мм ±0,05 мм | Cpk = 1,73 |
| Прямолинейность щели карты | ±0,03 мм / 82 мм | ±0,018 мм |
| Позиции отверстий клавиатуры (16×) | ±0,10 мм каждая | Все в пределах ±0,06 мм |
| Поверхностное сопротивление | 10⁴–10⁶ Ω | 2,8 × 10⁵ Ω |
| UL 94 V-0 | Требуется | Подтверждено |
| Усилие разрушения защёлки | >60 Н, <100 Н | 85 Н ±8 Н |
| Косметический брак (класс A) | <0,8% | 0,31% |
| Срок Т1 | 32 дня | 30 дней |
Пресс-форма вышла в производство через 9 недель с момента старта проекта. Корпус терминала прошёл физическую оценку безопасности PCI PTS с первого предъявления. Клиент с тех пор разместил заказы на второй комплект пресс-форм для покрытия возросшего спроса на терминалы.
Этот кейс демонстрирует возможности JBRplas по прецизионному литью для платёжного оборудования — включая допуски щели EMV-карты, геометрию корпуса с защитой от вскрытия, переработку ESD-безопасного материала и прослеживаемость документации для программ финансовых устройств.
