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压铸成型与注塑成型工结合的加工生产案例 
  环境保护机箱批量生产件

加工工艺: CNC 加工服务, 放电加工, 化学光刻, 注塑成型服务, 简易装配

材料: HRA222F PC + ASA 塑料树脂, 黄铜嵌件、不锈钢、硅橡胶

数量: 1000 件

保护生态系统

世达模型的这家客户,是致力于向最需要环境研究和保护的偏远地区人群提供相应的设备/工具,帮助他们进行环境研究和保护。这次他们通过将开源软件和数字应用程序与易于配置的硬件相结合来开展这项野外研究工作,以便各类研究人群都能够监控和保护他们的自然资源。

何为 FieldKit?

FieldKit 是 Conservify 的最新项目,是一种太阳能设备机箱,保护并承载偏远地区的环保工作所需的各类设备。

此机箱可连接各类电子设备,例如:摄像头和麦克风、电池、压力和温度传感器、微控制器、数据存储卡、WiFi 路由器等。FieldKit 设计灵活,适应性强,同时坚固耐用,足以保护任何环境中的重要电子设备。

Conservation And Protection for Ecosystems​

Conservify is dedicated to making environmental research and conservation available to small communities where it’s needed most. They do this by combining open-source software and digital apps with easily configured hardware to empower citizens everywhere to monitor and protect their natural resources.

What is the FieldKit?

Conservify’s latest project is the FieldKit, a solar-powered case that supports many kinds of devices needed for conservation work in remote locations.

Some examples of connected electronics are cameras and microphones, batteries, pressure and temperature sensors, microcontrollers, data storage cards, WiFi routers and many more. The FieldKit is designed to be flexible and adaptable while also being rugged enough to protect vital electronics in any environment.

Conservify 与世达模型密切合作

世达模型的工程团队在制造过程的每个环节中都与 Conservify 密切合作。对于双方而言,最重要是,应通过清晰明确的沟通了解客户的需求,并共同寻找解决方案。

本项目别具意义,参与其中的工作给我们带来很大的满足感。我们希望我们分享的制造方面的见解和经验也能对您这样的产品研发人员有所帮助,从而优化设计,得到最优效果。

工程塑料树脂 HRA222 F PC + ASA

我们使用 Sabic 公司的一种称为 HRA222F 的特殊塑料树脂来对 FieldKit 进行注塑成型。这种特殊树脂由 PC(聚碳酸酯)和 ASA(丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯)组成。这种树脂的一大特点是不含溴化物和氯,所以其不会导致有毒物质浸入地下蓄水层。Conservify 也向我们明确提出一项要求,就是这种树脂必须坚固、阻燃,并且能够长期暴露在环境中使用而不会腐蚀分解。

 

为FieldKit量身定做的可制造性设计DFM

我们的模具工程师与 Conservify 密切合作,检查其 CAD 图纸的所有细节,同时始终关注产品的最终应用。经过这种细致的评审,我们往往能发现设计中可以修改的地方(即便是轻微的修改),从而改善此类产品的外观和适用性。我们很乐意分享在此过程中得到的经验教训,希望此类经验教训也能对您有所帮助。

拔模角

机箱壳、机箱盖和卡扣均具有注塑成型的纹理表面。为了从注塑成型模具中取出重纹理的工件,有必要增大拔模角度,纹理越重,所需的拔模角度就越大。如果不进行拔模,工件会在拖拽下与模具壁发生摩擦,从而受到损坏,或者无法完全取出。在这种情况下,我们建议拔模角度至少为 2 度。
每个注塑成型项目均必须正确设计拔模角度,这一点至关重要。

滑块

滑块是注塑成型模具的一部分或一段,其可以在不同于型腔/型芯的方向上开启和关闭。滑块用于制成传统方法无法成型的直角外形结构或倒扣。以连接口为例,滑块在注塑过程中保持在关闭位置,但随后在 90 度处退回到开启位置,从而无需拔模便可形成直角。

滑块的目的是形成倒扣和其他外形结构,否则这些外形结构会妨碍模具的打开。通常需要多个滑块才能成功制成该工件的所有外形结构。虽然在制造过程中通常不可避免地需要用到滑块,但是它们也确实增加了模具的成本和复杂性。

如果不使用可以移动的滑块,便无法将图中左侧的 90 度平面注塑成型。
可移动滑块用于保持直角几何形状。
凹面几何形状通过模具的型腔侧形成,但必须小心谨慎,注意连个半模之间的分模线。

浇口

浇口是注塑机的喷嘴将液体树脂注入模具型腔的开口。浇口种类繁多,但其最终目的是在树脂有时间固化和浇口“关闭”之前,尽可能快速有效地填充模具型腔。

我们将浇口置于机箱盖中心处。

最初,客户曾希望使用侧浇口对机箱盖进行注塑。但事实证明,从这个位置很难在浇口关闭之前填充所有外形结构。相反,我们使用了位于中心的精确定位浇口,它在工件的中心处形成了一个特征明显的浇口痕迹。

另一个浇口置于机箱底部,底座的中心处。

浇口痕迹通常无法避免,但可以通过重纹理来对其进行区分,或者与底座一样,可以将其放置在相对不重要的位置,从而不会影响成品工件的外观或性能。

FieldKit 的铰链详图

此项目最具挑战性的部分是完善连接机箱盖与底座的铰链的设计。

在最初的设计中,铰链销的通孔设计为一个光滑的圆孔。但我们认为这样无法将铰链销牢牢固定住,而前期的测试证实了这一点。因此,我们添加了圆孔内径的条纹结构,从而可以产生充足的夹持力,足以固定住铰链销。

在修改设计后,铰链销便能够牢固固定到位了。
我们在这些区域又添加了条纹状凸起结构以增加摩擦力。

加工 FieldKit 的注塑成型模具

我们使用深孔 EDM(放电加工)来制作模具中的一些较深外形结构。这是在模具钢材上制作深孔、凹穴和其他凹面外形结构的唯一可行的方法。我们使用浸入带有电荷的导电介电流体(例如水或油)的铜电极。

利用铜制电极,可以在模具钢材中精确形成深度较大的内外凹槽结构。

为模具添加纹理

过去用于为模具添加纹理的方法是“电火花加工”,即使用单个大型 EDM 电极在模具壁上制作刻蚀纹理。但是,这种“电火花加工”方法难以实现均匀控制。

因此我们采用光刻在模具钢材中形成这种表面纹理。

当前,普遍使用化学光刻在模具钢材上形成均匀的图案。有成千上万种标准图案可供选用,可用于重复制作石材、木材、皮革或其他几何设计的纹理。

我们制作了各种单独的模具来将机箱盖的卡扣注塑成型。

FieldKit 的压缩成型

我们还制作了压缩成型模具来进行硅胶密封垫圈的成型。这些密封垫圈有助于防止灰尘和水进入机箱。

我们使用硅树脂垫圈密封 FieldKit,以免产生水分。

压缩成型与注塑成型存在几个方面的差异。首先,模具本身为相对简单的上下贝壳式结构。其次,原材料被引入预热的模具中,已经处于半液体状态,但尚未固化。并且,原材料为热固性塑料,也就是说,在加热压成后会发生不可逆的状态变化。在夹具关闭并加热压制后,热量和压力会促使此类原材料填满模具内的空隙。该工艺速度快,废料很少,可节省大量材料。

 

FieldKit 的压缩成型

我们还制作了压缩成型模具来进行硅胶密封垫圈的成型。这些密封垫圈有助于防止灰尘和水进入机箱。希望这个加工案例对你正在研发的项目有参考价值。如果你也有类似的项目,今天就递交图纸获取我们的专业意见与报价。

环保装置通过多套模具,多种工艺制作而生成

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