Изготовление пресс-форм для литья пластмасс для электротехники и электроники

Выбор материала для электротехнических и электронных деталей определяется классом горючести, электроизоляционными свойствами, теплостойкостью и требованиями соответствующего стандарта на изделие.

• PC и PC/ABS: корпуса приборов, лицевые панели и прозрачные крышки; ударная прочность и возможность выбора марок с антипиренами класса UL94 V-0.
• PA66 GF25/GF30 V-0: клеммные колодки, детали предохранителей и автоматических выключателей; высокий CTI (стойкость к образованию токопроводящих дорожек) и теплостойкость.
• PBT GF30: разъёмы, каркасы катушек и корпуса датчиков; стабильность размеров и низкое влагопоглощение.
• ABS (включая марки V-0): адаптеры, коммутационная аппаратура и корпуса малых приборов.
• PPS и LCP: тонкостенные прецизионные разъёмы, которые должны выдерживать температуру пайки.

Всё шире применяются безгалогенные марки с антипиренами. Поскольку как галогенсодержащие, так и безгалогенные добавки могут вызывать коррозию и отложения (plate-out) на формообразующей поверхности, для полостей предпочтительна коррозионностойкая инструментальная сталь 1.2083 (48–52 HRC). Зоны впуска, подверженные абразивному износу стекловолокном, проектируются со сменными вставками.

В пресс-формах для корпусов электроники и разъёмов мелкие элементы играют большую роль: тонкие стенки, защёлки (snap-fit), бобышки под саморезы и отверстия под штыри с малым шагом.

• Тонкие стенки и заполнение: для корпусов со стенками 0,8–1,5 мм давление заполнения и положение впуска определяются анализом заполнения; из-за низкой термостабильности материалов с антипиренами время пребывания расплава в литниковой системе сводится к минимуму.
• Защёлки и бобышки под саморезы: для защёлок применяются наклонные толкатели или ползуны; для бобышек — соотношения толщин стенок, предотвращающие утяжины.
• Литьё с металлическими закладными элементами: клеммы, шины и резьбовые втулки устанавливаются в пресс-форму и заформовываются в деталь; фиксирующие штифты и контроль в пресс-форме исключают неправильную установку.
• Многогнёздные пресс-формы: для разъёмов и мелких деталей разброс размеров между гнёздами минимизируется за счёт сбалансированной литниковой системы или горячеканальной системы.
• Вентиляция: для отвода газов, выделяющихся из материалов с антипиренами, на плоскости разъёма и на толкателях выполняются вентиляционные каналы.

При сопряжении крышки и корпуса положение линии разъёма и возможный уступ между ними согласовываются на этапе проектирования с точки зрения сборки и внешнего вида.

Поверхность корпуса электронного прибора формирует восприятие бренда. На выбор поверхности влияют также устойчивость к царапинам, отпечатки пальцев и различия внешнего вида после сборки.

• Матовые и текстурированные корпуса: мелкие электроэрозионные поверхности VDI 3400 в диапазоне 21–27 скрывают царапины и обеспечивают однородный вид неокрашенных деталей.
• Глянцевые лицевые панели: на глянцевых чёрных или белых панелях применяется полирование SPI A1–A2; видимость следов течения и линий спая на таких поверхностях контролируется температурой пресс-формы и положением впуска.
• Световоды и прозрачные окна: для передачи света светодиодов и для стёкол индикаторов требуются высокое полирование и конструкция впуска, не оставляющая следов.
• Логотипы и символы: символы кнопок, предупреждающие знаки и места под этикетки наносятся на формообразующую поверхность электроэрозионной обработкой.

Чтобы крышка и корпус выглядели одинаково по текстуре и блеску, формообразующие поверхности ответных деталей обрабатываются одним методом и с одним номером текстуры. Для ответных деталей из разных материалов разница в блеске проверяется на образцах.

Допуски на электротехнические и электронные детали сосредоточены в функциональных зонах: шаг штырей разъёмов, точки крепления печатных плат и размеры сопряжения крышки с корпусом.

Анизотропная усадка стеклонаполненных PA66 и PBT, зависящая от направления течения, может приводить к изгибу длинных разъёмов; поэтому положение впуска и ориентация волокон определяются анализом заполнения. Поскольку размеры деталей из PA66 изменяются при влагопоглощении, условия измерения (в сухом или кондиционированном состоянии) следует указывать в чертеже. Для изделий с уплотнением и заданной степенью защиты IP следует отдельно задавать плоскостность крышки. В многогнёздных пресс-формах для разъёмов образцы из каждого гнезда измеряются отдельно, и разброс между гнёздами указывается в отчёте.

Пресс-формы для электронных деталей из-за мелких, глубоких и тонких элементов изготавливаются с совместным применением фрезерования на ЧПУ и электроэрозионной обработки.

• Высокоскоростное фрезерование: инструментом малого диаметра обрабатываются тонкие рёбра, бобышки под саморезы и зоны защёлок; чистовые поверхности получаются такого качества, что потребность в полировании снижается.
• Электроэрозионная прошивка: вентиляционные решётки, узкие прорези, гнёзда под штыри с острыми углами и символы обрабатываются электродами.
• Электроэрозионная проволочная резка: с высокой точностью вырезаются формообразующие вставки разъёмов, отверстия под штыри и точные профили знаков.
• Шлифование: сопрягаемые поверхности вставок точно шлифуются для литья без облоя.

В многогнёздных пресс-формах для разъёмов все формообразующие вставки обрабатываются по одной CAM-программе и от одних баз, что сводит к минимуму разброс между гнёздами. На этапе прототипирования детали корпуса можно обработать на ЧПУ из пластиковой заготовки и проверить сборку и совместимость с печатной платой до инвестиций в пресс-форму.

Пробная отливка пресс-форм для электротехнических деталей — это этап, на котором помимо размеров проверяются собираемость и функциональная совместимость.

• Пробная отливка T0: проверяются баланс заполнения, образование облоя, установка закладных элементов и съём детали; в тонкостенных зонах оценивается риск недолива.
• Образцы T1 и отчёт об измерениях: в отчёт вносятся критические размеры, включая положение штырей, размеры сопряжений и бобышек под саморезы.
• Пробная сборка: на образцах проверяются сопряжение крышки с корпусом, посадка печатной платы и поведение защёлок при установке и снятии.
• Технологическое окно: для материалов с антипиренами определяются температура расплава и время пребывания, не вызывающие подгаров, изменения цвета и газовых следов; условия сушки фиксируются.

Утверждённый образец и результаты контроля первого изделия (FAI) используются как эталон для контроля качества в серийном производстве. При необходимости пробные отливки в пресс-формах крышки и корпуса проводятся одновременно, чтобы утвердить собираемость за один раз.

Качество электротехнических и электронных изделий включает не только размерную точность, но и документальное подтверждение применения материалов, соответствующих стандартам безопасности.

• Документы на материалы: к делу прикладываются документы производителя сырья с указанием класса горючести UL94, показателей испытания раскалённой проволокой (GWFI/GWIT) и CTI, а также сертификаты анализа партий.
• RoHS и REACH: декларации соответствия поставщиков сырья и суперконцентратов (masterbatch) предоставляются по запросу заказчика.
• Размерный контроль: для положения штырей и мелких элементов в отрасли широко применяются оптические измерения или КИМ (CMM), которые могут быть включены в план контроля критических размеров.
• Визуальный контроль: облой, недолив, подгары и разнотон оцениваются по утверждённым граничным образцам.
• Прослеживаемость: благодаря номеру гнезда и датировочному штампу можно установить, в каком гнезде и когда изготовлена каждая деталь.

Для заказчиков, предъявляющих к поставщикам требования на основе ISO 9001, подготавливается соответствующая измерительная и отгрузочная документация.