Обзор Проекта
Производитель потребительской электроники, разрабатывающий мини-зарядное устройство USB Type-C нового поколения, нуждался в производственной пресс-форме для корпуса зарядного устройства — компактного двухкомпонентного корпуса, состоящего из верхней и нижней оболочек, соединяемых ультразвуковой сваркой. Корпус является потребительским продуктом, продаваемым на внутреннем и международном рынках, требующим сертификации CCC (3C) для китайского рынка наряду с соответствием RoHS и REACH для экспорта.
Деталь кажется простой — кубический корпус 32,8 мм с чистым внешним видом — но сочетание углов уклона 0°, огнестойкого материала ПК, 16-гнёздного производства и косметических поверхностей класса А на компактной тонкостенной детали создаёт комплекс взаимодействующих ограничений, делающих эту пресс-форму одной из наиболее требовательных в категории потребительской электроники.
Задача: ПК (поликарбонат) с классом UL94 V-0 термически чувствителен, влагочувствителен и высоковязок по сравнению с ненаполненным АБС или ПП. Переработка в 16-гнёздной конфигурации с горячим каналом при цикле 20 секунд — с одновременным поддержанием допуска ±0,05 мм, вариации веса между гнёздами менее ±0,05 г и косметических поверхностей класса А без утяжин, линий спая или следов пригара — потребовала прецизионной балансировки горячего канала, агрессивной вентиляции, зеркально полированных гнёзд с почти нулевым уклоном и многоконтурного независимого охлаждения.
Спецификации Детали
| Параметр | Спецификация |
|---|---|
| Продукт | Корпус мини-зарядного устройства USB Type-C (верх + низ) |
| Размеры | 32,8 × 32,0 × 32,0 мм |
| Вес детали | 10,55 г |
| Материал | ПК, огнестойкий класс UL94 V-0 |
| Цвет | Серый |
| Толщина стенки | 2,4 мм номинально |
| Отделка поверхности | Зеркальная полировка (снаружи) + тонкая матовая текстура (антиотпечатки) |
| Допуск | ±0,05 мм |
| Метод сборки | Ультразвуковая сварка (верх + низ) |
| Сертификации | CCC (3C), RoHS, REACH |
| Класс огнестойкости | UL94 V-0 |
| Годовой объём | 2 500 000 штук |
Инженерный Подход
Балансировка Заполнения 16-Гнёздного Горячего Канала
16-гнёздная пресс-форма умножает каждую переменную процесса на 16. Дисбаланс потока в 2%, создающий едва измеримую вариацию 0,2 г в одногнёздной форме, становится вариацией 3,2 г в 16 гнёздах.
Система горячего канала YUDO была специфицирована со следующими конструктивными требованиями:
- Естественно сбалансированная геометрия коллектора — каждый путь течения расплава от сопла машины до каждого впуска идентичен по длине, диаметру и числу поворотов
- Секвенирование клапанных впусков — каждый из 16 каналов individually управляется клапанным штифтом, позволяя всем 16 гнёздам открываться и закрываться одновременно
- Индивидуальный контроль температуры на канал — каждое сопло имеет независимую термопару и нагреватель, с контролем ±1°C на каждом впуске
Вариация веса между гнёздами подтверждена: 16 гнёзд, 30 циклов на гнездо, 480 точек данных. Средний вес: 10,55 г. Стандартное отклонение: 0,018 г. Все 16 гнёзд в пределах ±0,05 г — Cpk 1,52 по балансу веса гнёзд.
Переработка Материала ПК V-0
Поликарбонат с огнестойкими добавками UL94 V-0 представляет специфические проблемы переработки:
Влагочувствительность. ПК быстро поглощает влагу — 0,15–0,35% по весу за 30 минут. Переработка ПК при 280–310°C с остаточной влагой вызывает гидролиз, создавая пустоты, серебристые полосы и поверхностный налёт. Материал сушился при 120°C 4 часа в адсорбционном осушителе до <0,02% влажности.
Высокая вязкость расплава. ПК V-0 имеет более высокую вязкость, чем ненаполненный ПК. Давление впрыска: 90–130 МПа.
Узкое технологическое окно. Процесс зафиксирован при температуре расплава 295°C ±5°C и температуре пресс-формы 105°C ±5°C.
Зеркальная Полировка с Нулевым Уклоном
Наружные стенки корпуса имеют 0° уклона. Поверхности гнёзд отполированы до зеркальной полировки SPI A-1 (Ra ≤ 0,025 мкм). Система выталкивания: 8 толкателей Ø3 мм на гнездо, только по внутренним поверхностям.
Сборка Ультразвуковой Сваркой
Верхняя и нижняя оболочки соединяются ультразвуковой сваркой (20 кГц). Требования: плоскостность шва ±0,03 мм, совмещение ±0,05 мм, постоянная геометрия энергонаправляющего ребра.
Вентиляция для ПК V-0
Стратегия вентиляции объединила три подхода: вентиляция по линии разъёма (0,015–0,02 мм) в позициях, предсказанных анализом течения расплава, вентиляция через толкатели и специальные вентиляционные штифты.
Многоконтурное Независимое Охлаждение
Конструкция охлаждения включает четыре независимых контура — два для стороны матрицы и два для стороны знака — с каналами Ø10 мм на расстоянии 12–15 мм от поверхности, турбулентное течение (Re > 10 000), индивидуальные расходомеры. Цикл 20 секунд достигнут.
Детали Оснастки
| Параметр | Детали |
|---|---|
| Тип пресс-формы | Двухплитная, 16 гнёзд, горячий канал |
| База пресс-формы | HASCO стандарт, 650 × 600 × 580 мм |
| Сталь матрицы | S136H, 48–52 HRC |
| Сталь знака | S136H |
| Материал базы | S50C |
| Система горячего канала | YUDO, клапанный впуск, 16 каналов |
| Тип впуска | Клапанный, прямой точечный |
| Линия разъёма | Центральная (средняя плоскость) |
| Вентиляция | По линии разъёма (0,015–0,02 мм) + толкатели + вентиляционные штифты |
| Охлаждение | Четыре независимых контура, Ø10 мм, турбулентное течение |
| Выталкивание | 8× толкателей Ø3 мм на гнездо (только внутренние поверхности) |
| Поверхность матрицы | Зеркальная полировка SPI A-1 + тонкая матовая текстура |
| Вес пресс-формы | 1 200 кг |
| Размер ТПА | 280T прецизионная литьевая машина |
Процесс Литья Под Давлением
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Машина | 280T прецизионная литьевая машина |
| Усилие смыкания | 220 тонн |
| Температура расплава | 280–310°C (уставка: 295°C) |
| Температура пресс-формы | 90–120°C (уставка: 105°C) |
| Давление впрыска | 90–130 МПа |
| Время подпитки | 5–8 с |
| Время охлаждения | 10–14 с |
| Общее время цикла | 20 с |
| Сушка материала | 120°C × 4 ч, адсорбционный осушитель |
График
| Этап | Длительность |
|---|---|
| DFM-анализ | 3 дня |
| Проектирование пресс-формы | 7 дней |
| Спецификация горячего канала (YUDO) | 5 дней |
| Закупка стали | 5 дней |
| Обработка ЧПУ + электроэрозия | 14 дней |
| Полировка (SPI A-1, 16 гнёзд) | 4 дня |
| Сборка пресс-формы | 2 дня |
| Испытание Т1 | 2 дня |
| Оптимизация процесса | 3 дня |
| Общий срок | 35 дней |
Результаты
| Показатель | Цель | Достигнуто |
|---|---|---|
| Вариация веса гнёзд (16 гн.) | ±0,05 г | ±0,03 г (Cpk = 1,52) |
| Допуск размеров | ±0,05 мм | Все в пределах ±0,04 мм |
| Качество поверхности (снаружи) | SPI A-1 зеркало, ноль дефектов | Подтверждено |
| Следы пригара / серебристые полосы | Ноль | Ноль |
| Утяжины (снаружи) | Ноль | Ноль |
| Продавливание толкателями | Ноль | Ноль |
| Видимость линии спая (снаружи) | Отсутствует | Отсутствует |
| Плоскостность сварочного шва | ±0,03 мм | ±0,018 мм |
| Время цикла | ≤22 с | 20 с |
| UL94 V-0 | Требуется | Сертифицирован (материал + деталь) |
| Срок Т1 | 38 дней | 35 дней |
| Производственный Cpk (критичные размеры) | ≥1,33 | 1,48 (среднее по 6 крит. разм.) |
Пресс-форма вошла в производство через 7 недель после старта проекта. При цикле 20 секунд с 16 гнёздами форма производит около 2 800 деталей в час — 2,5 миллиона деталей в год в режиме 24/5. Зарядное устройство клиента получило сертификацию CCC с корпусом JBRplas, задокументированным в сертификационном досье.
Данный кейс демонстрирует возможности JBRplas по производству многогнёздных пресс-форм для потребительской электроники — включая балансировку заполнения 16-гнёздного горячего канала, переработку огнестойкого ПК V-0 без следов пригара, зеркальную полировку SPI A-1 с 0° уклоном, точность ультразвукового сварочного шва и управление процессом, готовое к сертификации CCC (Cpk ≥ 1,33 по всем критическим размерам).
Обсудите вашу программу литья для потребительской электроники →
