线缆组件模具工具的设计与制作
发布时间：2015-10-8 10:31
发布者：designapp
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如同新房屋的基础一样，线缆组件的模具工装将会为具有价值的内容物提供支撑与保护，其中包括触点、印刷电路板，以及其他高价值的组件。高品质定制医疗线缆组件的制造过程从相应的模具工具设计与制作开始。 线缆组件的设计非常像是建一座新房子。这一过程从基础设计开始，可以为房屋内部和四周的其他区域的布置提供帮助。基础是房屋的整体强度、外形和将来内容物的最终封装的开始–其中包括家具、留影的记忆与个人。与新房屋的基础一样，线缆组件的模具工装将会为具有价值的内容物提供最终的支撑–包括触点、印刷电路板以及其他组件。高品质定制医疗线缆组件的制造过程一般从相应的模具工具设计与制作这一基础操作开始。  模具工装的设计要求 无论是出于美观或触感的考虑而设计外模工具，还是为了增强力学完整性并且便于封装或实现独一无二的应变释放而设计内模，模具工具的设计在大多数新型线缆的开发项目中都是一个重要的组成部分。模具设计还可以针对定制的外壳、手柄、开关和突鼻组件而进行开发。 设计要求包括： ·封装：对于关键组件（例如印刷电路板、电阻器、电容器）的密封可能需要内模。 ·柔性：为了提高柔性，应变释放装置可以保持线缆材料与连接器或索环之间的结构完整性、柔性和整体鲁棒性。 ·保持力：为便于使用，连接器包塑模中可以内置防滑手指握点。 ·安全性：闭锁功能可将连接器锁定到位，防止使用过程中断开。 ·操作性：设计独特的手柄可供灵活操控，这在外科手术应用中往往是必要的。 模具工装的设计可以提供最大的多功能性，意味着模具组件的设计可以实现互换。对于某一特定产品，许多客户都可能具有各不相同的配置；可以互换的工装则可以适应不同的线缆直径、引线数、卡环，等等。模具工装的设计一般采用 SolidWorks 之类的三维建模软件来完成。  模具工具组件 大多数模具工具的设计都是针对特定的项目及要求。常见的模具组件包括： ·模穴–工具中将产生成型组件本体的部分 ·承载梁–在包塑工艺中将连接器壳体、插针或其他组件牢固保持在工具内部 ·夹持杆–在包塑过程中将应变释放装置中放出的线缆保持在适当位置（通常需要能够对相同的连接器使用具有不同最大直径的线缆；如果夹持杆工装与应变释放工装采取分离设计，则将便于实现这一点。） ·应变释放装置–工具中为实心或分段弯曲离隙装置成型的部分，将连接器连接到线缆护套材料并将其密封  模具工具设计 设计用途与设计功能会推动有关模具工具整体设计的决策，而线缆材料和连接器的选择则扮演着重要的角色。对于现成连接器和定制连接器来说，线缆组件一般需要三种工具–内模、外模和应变释放装置。 许多连接器制造商都提供预制的滑入式“靴套”，作为定制包塑应变释放装置的替代产品。使用现成组件可能会降低总工装成本，而预制靴套的成本通常则会高于定制的包塑应变释放装置。根据生产计划的数量和总体寿命，定制包塑应变释放工具可能会由于降低了部件成本而实现节约。 如果无法使用满足全部产品要求的现成连接器，则可以设计定制连接器或混合式连接器–也就是经修改的现成连接器。定制连接器通常需要使用多种工具来为连接器壳体、突鼻组件/触点绝缘片、插锁和其他组件成型。 除了产品设计的考虑外，设计模具工装时的其他重要考虑事项包括：模具材料（硅胶、PVC、TPE 等）、物料流和物料温度、成品成型部件的壁厚，以及制作工具所需的材料本身。 尤其对于嵌件模塑来说，浇口的位置和尺寸具有非常重要的作用。浇口是一种注孔，融化的塑料可以通过这里注入到模具中。达到均匀一致的壁厚、减少收缩、消除模具空泡以及减少水口痕都是工具设计中的组成部分。模具工装的设计工程师还需要考虑物料流和材料成分。例如，聚氨酯树脂的浇口要大于山都平树脂。  此外，设计模具工装时还需要考虑减少飞边（溢出模具的多余材料）。分模线（两半模具的接触处）处会产生“夹纹”，这是一种不良现象，对于外模来说在一定程度上会影响美观。非常重要的一点在于，需要考虑所选材料的流动性，使飞边降至最低，同时不会看到分模线。 超声波焊的工装 超声波焊是连接器体和连接器壳体嵌件塑模的另一方法。一般来说，称为蚌壳的两片硬质塑料外壳需要注塑成型。外壳的设计可以通过超声波焊工艺正确的配合并密封到一起。超声波焊需要将一项称为“能量导块”的功能内置到模具当中，用于指明焊机所产生的振动。该功能通常是一块三角形（类似于山峰的形状）的部件，设计内置在模具中，可使蚌壳的上下两部分有效的焊接在一起。超声波振动产生的能量会使材料在接触点处融化，形成高强度并且一般是永久性的密封效果。  不同模具分别切割 模具工装可以采用多种材料制作。如何选用最适宜的材料，取决于生产量和计划的预期寿命。医用线缆组件中两种最常用的模具材料为： 铝： ·常用于小批量生产 ·经常用于原型试验或用于验证工具与部件设计 ·材料较软，使用寿命较短–产出部件数量少于硬化钢材料 ·工具制作的生产周期较短 ·成本低于钢材料 硬化钢： ·最适宜于大批量生产 ·适用于已有设计或冻结设计 ·出色的使用寿命–一般可达一百万个部件 ·制作成本通常较高，但是耐久性更强 工具材料的选择还受待使用的树脂的影响。热塑性树脂（例如 PVC、TPE/TPR、TPU）是室温材料，需要加热后注射到冷模中。这类树脂可以使用铝、不锈钢或硬化钢材料的模具成型，其选用一般取决于产品设计、机械特性以及成本的考量。大多数热塑性素质可以使用铝制或钢制工具成型。 对于液态注射成型 (LIM) 的硅胶应用，冷却的液态硅树脂注入到热模中，通过硬化钢工具进行硫化。与热塑性树脂相比，液态硅胶的流动性更加流畅，更易发生飞边现象。因此，硅胶模具的设计与制作必须具有极高的精度，确保不会产生缝隙，避免材料作为飞边溢出。 单腔或多腔模具 对于决定工具中应设计何种数量的腔体来说，产品寿命过程中的生产量是一个主要因素。多腔模具一般成本较高，但是一次可以为两个或更多的部件成型，进而提高产出并降低每个成型部件的成本。与多腔工具相比，单腔工具的设计与制作成本降低，但是较低的前期成本会被更高的生产单位成本所抵消。  协同与时间线 客户的沟通与输入内容对于工具的设计和按时完工具有至关重要的作用。客户的工程团队和线缆制造商的工程团队之间较早开展定期的协同，是整个项目期间的关键，而最重要的作用则出现在项目设计冻结后。工装制作一般是项目中周期最长的一部分，一般需要 8 至 14 周的时间。在工装制作完成后，将会结束对文档的编写以及组件的订购。安排每周的设计审核有助于确保客户与线缆制造商合作伙伴在目标和进度上保持一致，同时满足既定的产品要求。 工具的所有权 对于定制的线缆组件设计，一般是由 OEM 客户来支付费用，因此也是 OEM 客户拥有线缆组件制造商所储存并维护的生产工装。在这一情况下，工装仅用于为工具的所有者生产部件。在某些情况下，OEM 可能会选择共同分担工具的成本与所有权，在此情况下并非独家使用。Affinity 之类的线缆制造商则可能拥有常用连接器和组件的工装，这类连接器和组件可以非排他性的使用，只需支付极少的工装成本，或者不支付工装成本。 模具工装的设计是大多数线缆组件项目中的一个核心组成部分，在从概念设计到设计冻结过程中应作为项目的最根本的焦点。充分了解连接器和线缆组件需要实现的外观、使用方法以及所需的产品寿命，对于工具的设计至关重要。 |
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