关于包覆式电缆组件的一切知识

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在过去的几十年里,包覆成型极大地改变了电缆组件的外观和功能。通过利用注射成型工艺,包覆成型使电缆组件具有更好的功能:

允许它们不受液体影响,因此能够暴露在更恶劣的环境中。
为它们提供承受冲击、振动和持续弯曲的能力,而不会对终端造成损害。
通过使用允许将企业标志和贸易名称作为包覆模具本身的一部分的工具,使它们更加美观。
通过使用3D打印技术,可以快速、经济地创建包覆模具的模型,以确保包覆模具在硬模加工之前满足应用要求。

包塑设计的考虑因素

当设计电缆组件时,工程师正在使用包覆工艺来提供应变或弯曲消除。这包括将扣眼作为组件的一部分,用于需要通过外壳/开口安装组件的任何点,以及作为连接器后壳的覆盖物,以保护终端点和触点。随着模具复杂性的增加和可用于包覆成型工艺的潜在材料数量的增加,任何需要注射成型的部件都必须仔细设计。

必须考虑用于模具的材料、成型后零件所需的外观、成型材料的成分以及成型机本身的操作参数,这些都必须在包覆成型设计中加以考虑。在大量的应用中,建议创建一个3D打印的覆模模型,以便在创建更昂贵的硬模具之前测试其形状和配合,因为你可能无法对模具进行更改。

电缆组件的过塑工艺

电缆组件的包覆成型是通过在很大的压力下将材料压入模腔来完成的。对于电缆组件,最常用的包覆材料是热塑性或热固性材料。注塑机,也被称为压力机,包括一个储存模具树脂的区域。有时它可以被称为料斗。材料的输送通常是一个注射柱塞或一个封闭在金属管内的螺旋式柱塞,也被称为桶。加热元件被安装在机器的桶里,使模具树脂被加热到熔融状态。

这个过程开始时,指定用于模具的树脂在料斗端被送入成型机的加热桶中。然后,它与任何所需的着色剂混合,并通过桶的长度到达实际的模具,在那里,树脂和着色剂的混合物被强制放入模具腔。一旦进入模腔,材料就会冷却,出现在模具本身设计的任何特征上,包括商标、商品名称或零件编号。

电缆包塑模具材料
随着3D打印技术的引入,使用光敏聚合物制作简单的注塑模具成为可能。光聚合物允许在较低温度的树脂中进行成型,并可进行少量的成型循环。

注塑机是按吨位分类的。机器的吨位说明了机器在注射过程中保持模具闭合所使用的力的大小。一般来说,注塑机越大,机器能够施加的吨位就越大,从而能够生产出更大的成型部件。

模具是用于制造成型件的物理工具。模具的生产成本很高,模具越精细,成本就越高。正因为如此,模具由各种金属制成,这取决于它将面临的成型周期的数量。如果一个模具要在生产环境中使用,并预计要暴露在成千上万的成型周期中,那么选择的金属应该是硬化钢。

硬化钢模具的制造成本最高,但前期成本将被更长的预期寿命和更多的模具循环次数所抵消,然后才会磨损。钢模具通常用于大规模生产环境。

铝合金可用于模具循环次数有限的情况下,或用于证明模具设计的原型。铝(软模具)的寿命比钢短得多,但其延展性可降低模具制造成本。大多数模具是使用计算机数字控制(CNC)机器或通过使用放电加工工艺生产的。

为模具选择的材料是根据将用于成型本身的材料来驱动的。如果要使用的树脂是热塑性塑料,模具材料可以是钢(硬化或不锈钢)或铝。如果材料将是液体注射类型的材料,如硅胶,模具需要硬化钢。如果要完成液体注射,模具需要按照非常精确的尺寸生产,以消除任何可能使液体溢出的规格或缝隙。

对于较小的数量,也可以用3D打印材料制作模具,以测试模具本身或生产小批量的电缆。使用3D打印的模具更具成本效益,可以比硬模具更快完成,但在许多情况下只能用于50或100根电缆。

单腔或多腔设计
一个模具可以设计成单腔或多腔。在多型腔模具中,每个型腔的设计和生产都是相同的,这样就可以在一个模具周期内生产多个模具。在某些情况下,多腔模具可以包括不完全相同的型腔,但这些设计会产生重大问题。问题是要确保树脂能够完全流入不同设计的模腔,而不产生空隙或气隙。

当成型发生时,树脂材料通过料斗被送入加热的料筒。通过材料的实际加热和螺杆的作用力,混合和软化的树脂向模具工具前进。熔化的树脂聚集在料筒的末端,在这一点上被称为注射。注射量是填充模具型腔所需的树脂量,包括任何预期的树脂收缩量。填充一个模腔的典型时间是几秒钟。

注射螺杆或柱塞继续对注射物施加压力,直到型腔入口(也称为浇口)的树脂冷却并固化。模腔的入口通常是模具最小/最窄的部分,所以它是第一个完全凝固的区域。当入口处的材料变成固体时,注塑机就会在其流程中循环,准备好另一次注射,并等待下一个成型周期。模腔内的树脂继续冷却,一旦再次变成固体,就可以从模腔内取出。

为了帮助冷却过程,水或油可以在一系列的开口或通道中通过模具工具进行循环。当树脂被冷却到成为固体时,模具就会打开,完成的模具就可以被取出。脱模可以通过模具工具内的销子或金属手指来帮助。当成型的零件从模腔中取出后,循环可以再次开始。

预模和外模的设计
有些应用要求模具由两部分组成,即预模和包模。预模可以是以前成型的较小的零件,也可以是机械加工的零件,如螺钉或销钉。当模具是空的时候,这些零件可以被放置在模腔中,当过模循环发生时,树脂在它们周围流动并凝固。

当螺丝需要成为包覆模具的一部分时,就会采用这样的工艺,以便将连接器固定到安装的其他部件上。

成品的外观
成型过程会在成品上留下痕迹和瑕疵。这些痕迹可能是由于模具的碎片有尺寸差异,模具有磨损的迹象,树脂从浇口进入的痕迹,或顶针将树脂推出模腔时接触到的痕迹。

这些痕迹和瑕疵是不可避免的,但可以通过在设计模具时规定严格的尺寸公差,以及将浇口放置在模腔中不容易被发现的地方来尽量减少。模具设计者在设计模具时将会考虑这些问题。

总结
在过去的几十年里,主要由于材料的发展和技术的进步,电缆组件的包覆成型也在不断发展。现在,包覆成型的电缆产品几乎可用于所有行业和应用,同时能够承受最严苛的环境。

电缆组件包覆模具不再是几十年前的硬塑料,现在的模具化合物可以提供柔软的触感,在使用手套时可以抓紧表面。材料的进一步发展只会增加套模的使用,并为每个领域和行业使用的产品提供更多的功能。

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