Обзор Проекта
Европейский бренд умного дома разрабатывал новую Wi-Fi умную розетку и нуждался в производственной пресс-форме для корпуса в сборе — корпус из двух частей, состоящий из основного корпуса и верхней крышки на защёлках. Корпус — это устройство, подключаемое к сети (230 В AC), требующее огнестойкости по UL 94 V-0, компактного внутреннего объёма для размещения платы и реле и косметической внешней отделки, подходящей для премиального потребительского товара, продаваемого в рознице.
Клиенту требовалось 2,5 млн корпусов в год для вариантов вилок EU, UK и US. Три региональные версии имеют идентичную верхнюю крышку и оболочку основного корпуса, меняется только вставка держателя штырей — модульная стратегия оснастки.
Задача: толщина стенки основного корпуса была задана 1,2 мм из соображений внутреннего объёма — близко к минимальному пределу течения для V-0 ABS. В сочетании с 8-местной компоновкой сбалансированное заполнение без недоливов и прижогов требовало точной конструкции литника и вентиляции.
Характеристики Детали
| Параметр | Основной Корпус | Верхняя Крышка |
|---|---|---|
| Размеры | 52 × 48 × 35 мм | 52 × 48 × 8 мм |
| Толщина стенки | 1,2 мм номинально | 2,0 мм номинально |
| Материал | ABS FR, UL 94 V-0 при 1,2 мм | ABS FR, UL 94 V-0 при 2,0 мм |
| Внешняя отделка | SPI B1 полуглянец по стандартам отделки поверхности, все видимые поверхности | SPI B1 полуглянец |
| Косметический стандарт | Класс A на всех внешних поверхностях | Класс A на верхней поверхности |
| Цвет | RAL 9016 Traffic White | RAL 9016 Traffic White |
| Годовой объём | 2 500 000 | 2 500 000 |
| Внутренние элементы | Бобышки платы, паз держателя штырей, поднутрения под защёлки | Защёлкивающиеся язычки, окно световода LED |
Инженерный Подход
Тонкостенное Заполнение
При толщине стенки 1,2 мм с огнестойким ABS класса V-0 основной корпус приближался к практическому пределу течения. Стандартный V-0 ABS имеет более низкую текучесть расплава, чем ABS общего назначения — обычно 15–25 г/10 мин против 30–40+ у стандартных марок.
Наш Moldflow-анализ определил время заполнения 0,42 секунды до достижения самого дальнего участка гнезда, пока фронт расплава не застыл — жёсткий, но достижимый режим при правильном размере литника. Мы выбрали LG Chem AF-3128 V-0 ABS (MFR 28 г/10 мин при 220°C/10 кг), одну из самых высокотекучих марок V-0 ABS на рынке, и подтвердили наличие материала со сроком поставки 4 недели до утверждения конструкции формы.
Стратегия литников: каждое гнездо питается одним туннельным литником Ø1,4 мм, расположенным на нижней поверхности основного корпуса (не видна при включении в розетку). Диаметр литника увеличен со стандартного Ø1,0 мм для компенсации более низкой текучести V-0 ABS.
Вентиляция: вентиляция по плоскости разъёма по всему периметру глубиной 0,012 мм на каждом гнезде — FR ABS выделяет больше газов, чем стандартный ABS, а при стенке 1,2 мм скорость заполнения не оставляет запаса на недостаточную вентиляцию.
Модульная Оснастка для Региональных Вариантов
Конструкция корпуса использовала модульную систему вставок для держателя штырей:
- Фиксированное гнездо: основной корпус + верхняя крышка — идентичны для всех регионов (8+8 гнёзд)
- Сменные вставки: блок вставки держателя штырей — 3 варианта (EU Type F, UK Type G, US Type B)
- Время переналадки: 15 минут на замену всех 8 вставок держателя штырей
Это позволило избежать трёх отдельных комплектов форм — подход семейной формы со сменными вставками — и снизило общие инвестиции в оснастку примерно на 40%.
Конструкция Сборки на Защёлках
Верхняя крышка защёлкивается на основном корпусе 4 периметральными клипсами. Защёлка требует точной посадки с натягом — 0,35 мм на клипсу — чтобы крышку нельзя было снять без инструмента (требование спецификации безопасности клиента для сетевого изделия без обслуживаемых пользователем частей).
Наш DFM-анализ выявил, что исходная толщина корня клипсы 0,9 мм не выдержит напряжений при выталкивании. Мы рекомендовали увеличить радиус галтели корня с R0,3 мм до R0,8 мм, что снизило концентрацию напряжений при выталкивании на 47% в моделировании при сохранении той же силы отклонения клипсы.
Детали Конструкции Пресс-формы
| Параметр | Основной Корпус | Верхняя Крышка |
|---|---|---|
| Тип формы | 8-местная с холодным литниковым каналом, туннельный литник | 8-местная с холодным литниковым каналом, туннельный литник |
| Блок формы | LKM, 600 × 500 мм | LKM, 500 × 400 мм |
| Сталь | 718H, 33 HRC | 718H, 33 HRC |
| Литниковый канал | H-образный, диаметр 5 мм, естественно сбалансированный | H-образный, диаметр 5 мм |
| Литник | Туннельный литник Ø1,4 мм на гнездо | Туннельный литник Ø1,2 мм на гнездо |
| Охлаждение | Каналы 8 мм, 18 мм от гнезда | Каналы 8 мм, 18 мм от гнезда |
| Выталкивание | 6× выталкивающих штифтов Ø3 мм + 2× ножевых выталкивателя на гнездо | 4× выталкивающих штифта Ø3 мм на гнездо |
| Сменные вставки | Блок держателя штырей (3 региональных варианта) | Н/Д |
| Вес формы | 2 100 кг | 1 450 кг |
Время Цикла и Производственная Мощность
| Фаза | Время |
|---|---|
| Впрыск | 1,5 с |
| Выдержка под давлением | 3,5 с |
| Охлаждение | 14,0 с |
| Выталкивание / размыкание-смыкание | 3,0 с |
| Общий цикл | 22,0 с |
При времени цикла 22 секунды и 8 гнёздах:
- Производительность: 163 впрыска/час × 8 гнёзд = 1 304 детали/час
- Годовая мощность: 1 304 × 20 часов × 280 дней = 7,3 млн деталей (2,9× сверх потребности 2,5 млн)
Результаты
| Показатель | Цель | Достигнуто |
|---|---|---|
| UL 94 V-0 | Требуется при стенке 1,2 мм | Подтверждено (LG AF-3128, UL Yellow Card) |
| Время цикла | <25 с | 22,0 с |
| Косметический брак (класс A) | <0,5% | 0,15% |
| Разброс веса по гнёздам (8 гнёзд) | <2% | 1,1% |
| Усилие защёлкивания | 12 Н ±3 Н на клипсу | Среднее 13,2 Н, σ = 0,8 Н |
| Срок Т1 | 28 дней | 26 дней |
| Соответствие цвету RAL 9016 | ΔE < 1,0 | ΔE = 0,7 |
| Время замены вставок | <20 мин | 15 мин |
Формы вышли в серийное производство через 7 недель после старта проекта. Изделие получило сертификацию CE и UKCA и вышло на европейский рынок по графику. Модульная система вставок с тех пор использовалась для австралийского варианта (вилка Type I) без дополнительных инвестиций в оснастку, кроме одного блока вставок.
Данный кейс демонстрирует возможности JBRplas по крупносерийному многоместному производству для устройств умного дома — включая литьё тонкостенного FR ABS, модульную оснастку региональных вариантов и проектирование сборки на защёлках для соответствия требованиям безопасности потребительских товаров.
