一、定義
小孔定位工藝:當(dāng)某一產(chǎn)品需設(shè)計(jì)兩次以上的模切成型工序時,用小孔套位機(jī)將產(chǎn)品模切成型的工藝。通常第一次模切時在承載膜(或紙)上切兩個或三個圓孔,第二次及以后的模切工序用相同數(shù)量、直徑、位置的定位柱精確套住第一次模切時所切出的圓孔。
二、適用范圍
1、受模具制作能力限制的產(chǎn)品: 當(dāng)產(chǎn)品中兩條相鄰的線條較窄時,同一塊刀模上無法制作出相鄰尺寸的刀線,或者能制作出刀線,但兩條刀線之間區(qū)域的刀,高低相差大,沖切產(chǎn)品后,在相應(yīng)區(qū)域的產(chǎn)品被擠皺、變形甚至斷裂,此時可將這兩條刀線分開制作在不同的刀模上,解決擠壓問題;
2、需實(shí)現(xiàn)機(jī)器上自動排廢要求的產(chǎn)品: 模切產(chǎn)品通常由幾層材料組成,大多數(shù)情況下,并不是所有材料都是一種形狀,即:模切產(chǎn)品的某一區(qū)域內(nèi)有A材料, 但不一定有B材料。若采用單一工序成型,B材料在這一區(qū)域就形成了廢料,且單獨(dú)存在,需手工清除,效率較慢,為實(shí)現(xiàn)在機(jī)器上對這一區(qū)域自動排廢,可用兩工序以上成型。
三、小孔定位的分類
1、按被打定位孔的材料種類可分為: 離型膜定位、離型紙定位、膠原廠紙(含膠)定位;
2、按小模切工序次數(shù),可分為:一次小孔定位和多次小孔定位;
3、按定位柱數(shù)量可分為:兩個定位柱定位和多個定位柱定位。
四、經(jīng)典案例分析
1、產(chǎn)品介紹(審圖)
如圖1所示, 此產(chǎn)品從上往下的材料層次為離型膜(c o v e r) 、n i t t o5610(雙面膠)、黑色霧面Mylar、承載低粘膜;
由產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)可知,客戶在使用時先排掉承載低粘膜,將產(chǎn)品Mylar面貼在帶膠的配件上,最后帶著離型膜(cover)出貨到終端客戶。客戶要求產(chǎn)品不能有溢膠現(xiàn)象,公差要求為±0.2mm,以及一些其他常規(guī)外觀要求。
圖1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖
2、了解客戶的使用情況及要求后,我們再來進(jìn)行初步的工藝設(shè)定:
a.首先,對需出貨到客戶端的幾種材料的確定
按結(jié)構(gòu)圖從上往下看,最上層背膠cover,客戶圖紙中明確指定離型膜厚度,但未指定具體顏色,我們可以根據(jù)目前電子組裝行業(yè)的方便操作性要求(即組裝線方便識別而要求cover需帶有顏色)和客戶默認(rèn)的一般性要求,選擇藍(lán)色的離型膜做背膠cover,若是初期接觸的客戶或是以防萬一,可向客戶詢問具體顏色;
第二層為背膠,客戶圖紙指定nitto 5610,指定主材不能變;
第三層黑色霧面Mylar,一般指絕緣類材料,一般PET材質(zhì)有黑色啞面和光面之分,PC有磨砂面和光面之分,且PC比PET稍貴,客戶所描述的霧面與PET的啞面比較相近(表面都為光滑,只是反光率沒有光面大),而PC的磨砂面明顯地有凹凸感,在客戶沒有具體指定哪種材質(zhì)的情況下,我們可以自行選擇便宜的材料,即:PET;
第四層,承載低粘膜,能粘住Mylar使其不易掉且又不太緊的即可,所以選擇一般較便宜的低粘膜,但絕對不能用膠會轉(zhuǎn)移到Mylar上的。
b.其次,模切工藝和刀模的選擇
(1)刀模的選擇
刀模的選擇, 主要考慮沖切的材料和沖切的工藝( 幾步套沖) 的因素。此產(chǎn)品沒有包含特殊的材料,膠板模和蝕刻模均可沖切,單從模具成本考慮,膠板模比蝕刻模便宜,但產(chǎn)品結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜,至少需要沖切三次,膠板模精度不夠高(公差為±0.1mm),若再套切三次,最后成型的產(chǎn)品的累計(jì)公差很有可能會超出客戶指定的產(chǎn)品公差±0 . 2mm,而蝕刻模的模具公差目前能達(dá)到±0.03mm,即使套切四次,理論上的最大累計(jì)公差也才±0.12mm。綜合以上分析,本產(chǎn)品應(yīng)該用蝕刻模沖切。
(2)工藝的選擇
從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看, 雖有四層材料, 但需要模具沖切的只有三層:c o v e r層、膠層、Mylar層(承載低粘膜不需沖切),三層材料的外形,任意二層對比,均有重疊和不重疊部分,所以至少需要三次套沖才能成型。
接下來,我們設(shè)計(jì)能達(dá)到目地的三套不同的工藝方案,并從不同的角度分析各工藝的優(yōu)劣性。
工藝設(shè)計(jì)方案1
圖2為本方案的刀模設(shè)計(jì)圖,模切工藝如下:先貼合離型紙+膠+藍(lán)色離型膜,定位孔將藍(lán)膜沖穿,刀線斷至藍(lán)膜層,排掉圖3陰影區(qū)域廢料; 在藍(lán)膜非離型面貼一層低粘膜,b模沖切c o v e r,從離型紙面切,斷至低粘膜層; 排掉膠廢料和離型紙廢料, 復(fù)m y l a r,c模從m y l a r面沖切, 斷至藍(lán)膜層,排外圍廢料,將產(chǎn)品轉(zhuǎn)貼在承載低粘膜上。
圖2方案1模具設(shè)計(jì)圖
優(yōu)勢分析:
圖4方案1組合放大圖
★ 優(yōu)勢:
◆ 三次套切次數(shù)已經(jīng)是此產(chǎn)品的最少套切次數(shù),極大降低了設(shè)計(jì)上的套切尺寸超差的風(fēng)險;
◆ 產(chǎn)品廢料區(qū)和無廢料區(qū)均設(shè)計(jì)為長條(不是單獨(dú)孤立存在),防止產(chǎn)品容易掉片、移位之類。
★ 劣勢:
◆ 圖4中標(biāo)示的膠與藍(lán)膜一刀切的位置,由于此背膠為nitto 5610,厚度較厚,這三處位置溢膠的風(fēng)險極大,而客戶明確要求產(chǎn)品不能有溢膠現(xiàn)象;
◆ 圖4中青線即為模切后膠的形狀,從嚴(yán)格意義上講,這種形狀已經(jīng)與客戶的設(shè)計(jì)形狀不符了,靠圓弧側(cè)的兩條豎向短邊之間的距離實(shí)際上比靠直角側(cè)的兩條短邊間距小0.16mm,這會給測量造成一種困惑,到底該以哪兩條邊之間的距離為準(zhǔn)?而且客戶進(jìn)料檢驗(yàn)可能會直接拒收,原因就是膠的形狀與設(shè)計(jì)不符;
◆ 圖3中標(biāo)有一個0.64mm的尺寸,正是保留膠條(a模沖切后不排廢區(qū)域),最窄處的尺寸,如此小的區(qū)域,在排廢過程中很容易被周圍廢料區(qū)的膠帶移位,導(dǎo)致產(chǎn)品尺寸發(fā)生變動。
工藝設(shè)計(jì)方案2
圖5為本方案的刀模設(shè)計(jì)圖,模切工藝如下:先貼合離型紙+膠+藍(lán)色離型膜,定位孔將藍(lán)膜沖穿,其余刀線斷至藍(lán)膜層,排掉方框外圍區(qū)廢料;在藍(lán)膜非離型面貼一層低粘膜, 排掉剩余離型紙, 復(fù)整張離型紙,b模沖切c o v e r, 從離型紙面切, 斷至低粘膜層; 排掉膠廢料和離型紙廢料, 復(fù)mylar,c模從mylar面沖切,斷至藍(lán)膜層,排外圍廢料,將產(chǎn)品轉(zhuǎn)貼在承載低粘膜上。
圖5 方案2模具設(shè)計(jì)圖
圖6 方案2組合放大圖
★ 優(yōu)勢:
◆ 與方案1相同,套切次數(shù)為此產(chǎn)品的最少套切次數(shù),極大降低了設(shè)計(jì)上的套切尺寸超差的風(fēng)險;
◆ 從圖6知,紅線為沖切背膠刀線,比cover刀線和mylar刀線單邊縮小0.08mm,這樣可以保證所有模切過程完成后,即使背膠有輕微溢膠,也不會溢出cover和mylar邊緣,解決了客戶要求不能溢膠的問題;
★ 劣勢:
◆ a模模切后,膠區(qū)為單獨(dú)孤立的小膠塊,面積僅3.04mm*1.91mm,排廢過程中易導(dǎo)致小膠塊掉數(shù);
◆ b、c模有刀線重合切的部位, 雖然b模沖切完后藍(lán)膜的廢料未排掉, 且b、c的切斷材料層次不相同(b模斷至低粘膜層,c模斷至藍(lán)膜層) , 但這只是理論上的情況, 實(shí)際上,c模往往會將藍(lán)膜切透一點(diǎn), 才能保證mylar層完全被切斷,而b、c模理論上重刀的部位實(shí)際上也會稍有偏差,正是這兩種與理論情況有偏差的實(shí)際存在,會使得cover邊緣有披鋒產(chǎn)生, 同時c模在這種有可能不平整的環(huán)境下沖切, 對刀模的損傷也比較大。
工藝設(shè)計(jì)方案3
圖7為本方案的刀模設(shè)計(jì)圖, 模切工藝如下: 先貼合藍(lán)色離型膜+低粘膜,a模所有刀線將藍(lán)膜沖穿,斷至低粘膜層,復(fù)膠、離型紙,b模從離型紙面切,斷至藍(lán)膜層,排掉方框外圍區(qū)廢料和剩余離型紙廢料,復(fù)黑色PET(Mylar),c模從黑色PET面切,斷至藍(lán)膜層,d模從黑色PET面切,青線斷至低粘膜層,品紅線斷至藍(lán)膜層,排外圍廢料,將產(chǎn)品轉(zhuǎn)貼在承載低粘膜上。
圖7 方案3模具設(shè)計(jì)圖
圖8 方案3組合放大圖
★ 優(yōu)勢:
◆ 采用拆刀工藝,有效解決各結(jié)構(gòu)層重刀情況;
◆ 與方案2相同,采用縮膠工藝,有效解決了客戶對溢膠的高要求。
★ 劣勢:
◆ 同方案2, 縮膠工藝解決了溢膠問題的同時也帶來了易掉數(shù)的風(fēng)險;
◆ 采用四次套沖,累積公差比方案1和方案2大,增大了產(chǎn)品尺寸超差的風(fēng)險。
3. 綜合各因素選擇最優(yōu)方案
◆ 客戶要求
客戶的使用往往最能真實(shí)的反饋產(chǎn)品的要求。首先,客戶是產(chǎn)品的使用方,他們比我們更深刻地了解模切件的使用功能;其次,即使客戶對模切件的要求遠(yuǎn)高于一般性要求(過分要求),在不能溝通解決的前提下,我們還是得滿足客戶嚴(yán)苛的要求,否則,麻煩的受體永遠(yuǎn)是自己。此案例中,客戶要求最嚴(yán)格的兩項(xiàng)是溢膠和尺寸,客戶要求產(chǎn)品不能有溢膠,那我們必須得選擇溢膠風(fēng)險最小的工藝制作產(chǎn)品,同時客戶要求產(chǎn)品尺寸不能超出指定公差范圍,盡管±0 . 2mm的公差要求并不苛刻,但只要超出公差就判NG的要求還是與大多數(shù)客戶不一樣。
從這兩點(diǎn)考慮,三種方案的最優(yōu)排序?yàn)椋悍桨?>方案3>方案1。
◆ 成本最優(yōu)
這種模切工序較多,手工產(chǎn)能并不高,面積較小,且沒有特殊較貴材料的產(chǎn)品,材料成本占總成本的比例一般在五成以下,此時,增加或減少一二個單價便宜的輔料對整體成本影響不大。相反,提高模切的方便操作性,提升產(chǎn)能和良率,進(jìn)而提升手工產(chǎn)能,反而對降低產(chǎn)品的整體成本有很大幫助。此案例中的產(chǎn)品均符合這些特性。因此,我們現(xiàn)在來分析、預(yù)判三種方案在實(shí)施過程中對模切的產(chǎn)能和良率的影響。
前面已經(jīng)提到方案1容易導(dǎo)致溢膠,而溢膠正是客戶管控嚴(yán)格的一項(xiàng),必然會促使公司內(nèi)部對這項(xiàng)的嚴(yán)格管控, 生產(chǎn)過程中一旦發(fā)現(xiàn)有溢膠現(xiàn)象,必然會導(dǎo)致停機(jī)調(diào)試,甚至等待相關(guān)部門的處理,最終影響效率和良率;
方案2中b、c模有重刀設(shè)計(jì),容易產(chǎn)生披鋒或黑色P E T層某個點(diǎn)位未切斷,這種工藝最考驗(yàn)機(jī)長調(diào)機(jī)水平和細(xì)心程度,一不小心一個工單就會出現(xiàn)批量性不良,還有種情況是不良率非常低,但卻會造成很嚴(yán)重的后果,即:極少的隱蔽性很強(qiáng)的很長披鋒的產(chǎn)品流到客戶端(當(dāng)時切出來后披鋒不會張開,數(shù)量很少,且是正版排布,內(nèi)部各工序很難發(fā)現(xiàn)),客戶經(jīng)過多工序操作后,一條長長的披鋒露出來很是醒目,這樣給客戶方的直接印象就是——這么嚴(yán)重的不良都能放出來,這家供應(yīng)商的管理有問題;
方案3不會存在以上兩種問題, 只是工序多一道, 尺寸套偏的風(fēng)險稍高(僅僅是風(fēng)險),產(chǎn)值稍低。
所以,三種方案的最優(yōu)排序?yàn)椋悍桨?>方案2>方案1。
◆ 工藝方便操作性
在成本最優(yōu)因素里已經(jīng)分析了三種方案的方便操作性, 在此不再贅述。
◆ 其他因素
主要因素考慮完后,其他的次要因素也需要考慮,比如,哪種工藝更能延長刀模的使用壽命;單個產(chǎn)品產(chǎn)能對公司整體產(chǎn)能的影響,有的產(chǎn)品需要某種特定機(jī)器生產(chǎn)(對于單個公司而言,機(jī)器資源是有限的),過多的產(chǎn)品設(shè)計(jì)占用這類型機(jī)器,會將公司的優(yōu)勢因素變成瓶頸因素;有時候還得結(jié)合公司的制程能力水平來選用不同的設(shè)計(jì)工藝,比如,有的公司圓刀技術(shù)強(qiáng)于平刀技術(shù),工程設(shè)計(jì)人員可盡量避免設(shè)計(jì)較復(fù)雜的平刀工藝。
4. 工藝的驗(yàn)證及改進(jìn)
既然是設(shè)計(jì)的工藝,必然需要得到實(shí)際的驗(yàn)證,任何設(shè)計(jì)只有在轉(zhuǎn)化成產(chǎn)出之后才能稱之為優(yōu)秀的設(shè)計(jì)。在實(shí)際驗(yàn)證過程中,工藝設(shè)計(jì)時的想法大多會一一得到印證,但有的也會有出入,這樣能更加深刻、固化正確的設(shè)計(jì)思維,推翻、重組錯誤的設(shè)計(jì)思維,同時還能檢驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中沒有考慮到的因素。
舉例來說:以上三種方案的簡單優(yōu)劣排序,只是一種理論分析,“客戶要求”因素中方案3的優(yōu)劣順序排在方案2的后面,是因?yàn)榉桨?多一道工序,理論上套切完的產(chǎn)品的公差要大于方案2,實(shí)際上按照方案3生產(chǎn)的成品尺寸公差, 與方案2的公差可能相差無幾, 甚至可能更好, 因?yàn)檎鎸?shí)情況是公差并不一定都向某一個方向累積,也可能向反方向抵消一部分前面工序的公差,即:按各因素表面上的優(yōu)劣排序看,方案3與方案2不相上下,實(shí)際上方案3更有優(yōu)勢。
總的來說,工藝設(shè)計(jì)切記不要生搬硬套、照固定的模式和套路來做,要善于抓住不同的產(chǎn)品的特點(diǎn),分析出制作此產(chǎn)品的主要關(guān)鍵點(diǎn),制定出相應(yīng)的解決方案。