工程设计参考模切知识总结

1工程设计参考2在模切这个行业，“模切件”产品，看起来并不起眼。它隐藏在手机等电子产品内部，用于产品内各个配件的连接。如今天的手机组装，已经完全放弃了用螺丝钉连接的方法，而大量采用“模切件”来粘连的办法。因此，在手机的质量保证上，“模切件”扮演的角色非常重要。它的质量直接决定了手机是否耐摔、是否抗发热等问题。由此也就可以解释为什么手机之间的性能差距会那么大。在模切行业内，我们会遇到多种多样的模切产品所谓模切产品基本上都是以刀模加工的粘接件。根据产品的功能、特性、外观以及所用材料，在大体分成了以下几类：1.单面胶产品：包括标签，包材和保护膜类等。（英文名称中常有label, protective film)2.双面胶产品：塑胶之间或与金属的拈接胶（英文名称中常有adhesive, tape)3. 垫片类产品：多起缓冲，密封作用。多为双面胶加泡棉类 （英文名称中常有cushion ,foam, Gasket）4.听/话筒网纱产品 ：多为双面胶加网沙，起滤音，防尘作用（英文名称中常有Speaker, audio，mesh)5.背光源产品(Optical part)：多为光学级的PET/PC/PMMA,有反射膜，扩散膜，增光膜等，作用是把线光源更有效地转化为面光源，6.EMC/EMI片：起电磁兼容/电磁抗干扰，或绝缘等作用，材料多为铜箔，铝箔，导电泡棉等（cu,al foil, conductive foam），绝缘片好的塑料材为PI。7.散热片：小型电子设备应用不多，材料多为石墨，或硅类化合物。模切行业及“模切件”产品3模切行业主材料市场概况目前电子行业的终端客户多为外资企业，他们的选材基本决定着市场,欧美国家偏重选欧美的，日本和韩国偏重选本国的，再加上进口材料与国内材料在质量上有差别，所以造成目前模切行业所用的高端材料多为国外知名企业，国内所占比重非常小。不过随着国内市场的发展和成长，出于成本，服务等因素的考虑，内资企业所占的比重越来越大。下面讲一下目前模切材料的主要分类和厂商。胶类 :常用的工业双面胶比较有名的厂商有美国的3M, 德国的Tesa日本的Nitto, Sony等。国内企业生产的多为低端胶带和仿制胶带，珠三角有很多胶带厂。高端单面胶（象电工，医药类，高级保护膜，高级标签）也以国外品牌为主，象美国3M的电工，医药类，日本 nitto，sony的的镜面保护膜，美国贝迪，艾利的标签等，国内所做的单面胶大多为包材和低端保护膜等，没有大的品牌衬垫类 : 聚胺脂泡棉以美国Rogers为主 ，另外加上一些日系和韩系聚胺脂泡棉，聚乙烯类泡棉以日本和欧洲一些国家为主，导电泡棉以Gore和莱尔德为主，现在国内导电泡棉有替代其趋势，海绵类和珍珠棉，EVA等以国产厂商为主。网纱/无纺布:听筒和话筒所选的网纱用的较多的是欧洲的两家：satti和sefar.也有选择日本的NBC等，国内的网纱多应用在在国内的电子产品上，无纺布以国内厂商为主。铜箔/铝箔：一般都有带胶，原来以3M和Nitto为多，但是因为价格和国内的价格差异很大，目前的趋势是国内的厂商开始逐渐占领市场。 塑料薄膜类:最有名的国外厂商有GE，杜邦，拜耳等。现在行业内为了降低成本，选材一般不指明厂商，所以应用最多的是国内的材料。导热/隔热材料:应用较少，以欧美国家为主。4模切工程师要考虑的因素：1 材料材料: 选材的 标准是市场通用率高，货源充足，质量稳定，价格相对便宜的物料，也可选仓库有大量库存的物料，或独有的主材料合作伙伴。模切时要充分考虑到 材料的 厚度，硬度，易变形度，溢胶程度等，是否适合模切，该怎样模切等问题。2 产品的形状结构和料带排布图产品的形状结构和料带排布图:在满足客户的使用要求时，要尽量适合模切加工，有些产品设计时曲线过于繁琐，难以成形，或有微孔，小细条或细缝等难以加工或难以保证精度，不具有量产性，一定要尽早提出，给出修改意见。3设备和刀具设备和刀具:根据产品的特点和生产量的大小，选择合适的设备和刀具，目的是充分发挥设备的效益，要兼顾刀具的使用寿命和成本，调试的难度和效率等。4 工艺工艺:要简单合理，稳定性高，材料利用率高，排废难度要小。特别是多层复杂的产品，模切和排废的工艺很重要，如果掌握不好，很有可能做不出产品或造成浪费率及刀具维修率很高。总结：好的工艺工程师必须有良好而翔实的材料知识，对模切产品的结构和排布有清晰的概念，对模切所用的设备工艺和刀具要非常了解，要集思广益，鼓励思考，模拟演练和创新。同时，从实际和学写中不断汲取总结经验教训是十分重要和必要的。5材料的利用率要尽量的最大化，是在工艺可行性的基础上，选择或裁剪合适的来料宽度，选择合适的产品间距和跳距，对材料宽度的把握，设定来料宽度是依据现有设备的能力，产品的尺寸，刀具的成本，调刀的时间，工艺的难易,生产量的大小来综合考虑的 。如我们模切的产品宽度是20mm,，形状简单，生产量适中，我们一般会选择平刀机，开6*1左右的模，宽度设为135mm，现有设备的宽度能力基本都在150mm以上，可以满足要求。如果来料的宽度不能指定，我们开模时需要把此因素考虑进去，认真计算核对是把材料的利用率最大化。平刀模切的相邻产品间上下左右的距离可设为2mm的左右，简单空白类标签可设为1-1.5mm, 。冲床和啤机产品左右的跳距可视情况在平刀的基础上放宽12mm。圆刀左右间的距离有齿数决定，数值多为非整数，多选在3mm左右。圆刀上下左右的距离可设为3mm左右。备注：具体选择时要充分考虑各种影响因素（材料性能，产品形状，设备能力等）如：1. 材料太厚，模切时下刀容易跑位，距离值应该设置为上限值。2. 产品尺寸过大，产品形状怪异，跳距要适当放大，以防止产品之间相互影响，破坏产品尺寸，外观和刀具。3 材料易变形的，要适当增加产品间的距离和材料宽度。视产品大小和复杂程度来合理选择产品间的距离，但一般都不会超过5mm-有特殊情况的，产品形状为矩形，客户手工作业，产品好取拿的，不溢胶的或影响不大的，可考虑用横竖刀或方格刀，产品间零距离。这种产品最典型的是泡棉加胶的衬垫。如右图所示：材料用量的规划6应该注意的是，很多产品是印刷后再模切的，这时要注意材料宽度的选择丝印机 ： 材料宽度必须在产品宽度的基础上加宽15mm。琳得科平板式印刷机 ： 材料宽度必须在产品宽度的基础上加宽10mm。麦安迪圆刀式印刷机 ： 材料宽度必须在产品宽度的基础上加宽10mm。注意：这里的讲的产品宽度包括所用的材料边距在内7模切产品的排废工作非常重要，直接关系到产品质量和工时成本，排废追求的原则是速度快，质量好,能自动排废就不用手工。自动排废的特点是速度快，效率高，多刀工艺用自动排废优势非常明显，边模切边排废，降低因再度粘连而造成的废料难排，有一些粘性很强的胶还必须用滚刀排废。手工排废的特点是比较灵活，可处理一些复杂难排废的产品，但效率较慢。常用热熔胶的窗口胶，产品弯折形状比较多，且有些位置胶块的面积非常小，自动排废很难，用手工才行，还有无基材的胶，换自带离型纸容易产生不良，若不能更换离型纸则意味着很多时候采用不了自动排废，需要用手工。影响排废的因素有很多，主要有材料的性能，产品形状和结构，产品的排布，工艺等构成。下面分别举例说明排废方向（错误）排废方向（正确）由此方向排废可以使废料排走顺畅排废要在客户对产品排列没具体要求的前提材料性能的影响：胶带的粘性和流动性，材料的硬度和厚度等。例如带内框的3m7847标签，这个胶水很容易溢出粘连，不能用手工排废，必须用自动排废才行。例如3m893玻璃纤维标签，这个材料非常硬，刀锋很容易钝，切不断造成排废时废料带产品，底纸用硬的材料才行。一般情况下从软到硬的顺序才好切，否则要特别要求刀锋非常锋利耐久，8除上述情况外，还有当产品尺寸太小，或产品形状太怪异，或其他情况，排废时容易把产品带起，考虑在产品上做撕裂线，如下图所示:撕裂线产品:因为该产品有胶面积太少，排废时容易剥离底纸，所以设计时，加上了撕裂线，产品周围的废料不用排/9从整个工艺流程上讲，layout的设计也要考虑到刀具的因素。设计样品时，注意产品尺寸的修正，某些产品材料韧性较大，易变形。注意开刀时加入修正系数，需要修正的情况主要有两种：1 材料伸缩性强，机器拉压下，材料延伸，模切后材料回弹收缩，导致尺寸产生偏差，主要产生在保护膜产品，例如材料SPV-362M,HR6030等，以PE材料为主。2 材料较厚，模切后产生微量的涨幅,导致尺寸产生偏差。例如：泡棉（softlon FR-ND3006DB），PC(LH811,0.381T8B35等).其中，以第一种情况产品的收缩情况比较明显 例如Y824025;材料为HR6030;经验值从0.2mm-0.7mm,具体视情况而定；第二种情况主要发生在die-cut 产品，作刀时按规定尺寸的上下 限设计,例如Y780431，Y781154。刀具刀具设计，模数多。 优点：生产速度快，效率高 缺点：1 价格高； 2 调机时间长； 3 制造时间长； 4 尺寸NG的机率大（不是绝对）所谓产品尺寸NG机率大，是因为，当模数多时，当刀模在模切材料时，产品之间会因为材料的某些性质相互影响，导致模切过程中，尺寸产品NG，列如：很厚，易变形的泡棉。10我们设计的刀具（包括圆刀，平刀）没有特殊说明都是刀背图，（即产品的正视图）；对于形状为非对称的产品刀具设计，要特别注意这一点。当客户图面上显示的是产品的胶面图时，刀图制作必须通过镜象等图面处理。胶面产品刀具图面是右面的图形11 一般来说，机器都有其一定的功能区域，如冲床和平刀机等，它们的上，下垫板宽度决定了刀具的最大规格尺寸，要注意设备的限制尺寸规格（宽 x 长）， 我公司模切设备 1 ：平刀机：飞新达FR-350模切机 350mm*280mm（天恒模切机 260*260，天成模切机 260*260） 2：冲床： 16 ton :470mm*270mm （其他规格260*200，250*180吨数有10，16，20，分单冲，自动和半自动） 3：圆刀机 中鼎-150五工位圆刀机，最大工作宽度 150mm,圆周长一般小于290mm.适宜在250mm以下。 4：油压机： 350 ton :1000mm*500mm ; 5：激光机： 500mm*340mm6：压塑机： 500mm*355mm7：精雕机：590mm* 590 mm12工艺1 单刀工艺：单刀工艺主要用在简单的产品上，优点是效率高，精度高，注意点是有内框的产品1。单层或者多层材料结构形状一致，没有内框的产品，用简单的单刀工艺一次成型。2。有内框，但可以切穿排废或提取排废的，用单刀工艺比较好。3。手柄位要求遮胶，但手柄可以位于料带两侧的，直接挂遮胶材料在机台上，产品用一把刀模切。4。特殊平刀情形的，手柄位要手工排废的，但双面胶的基材是纸或薄PET，用单刀工艺即可，连接处的胶用压痕刀线压断，压痕线比周围的刀线稍高，节省工时。如下图所示： 2 双刀工艺：双刀工艺一般用在单刀不能完成的工艺，产品稍复杂的产品。值得注意的是，在两把刀对位的地方将不可避免的出现毛边的情况，一般胶/木板刀的公差为0.1mm 的，雕刻类刀的公差为0.05mm，平刀主要为轴孔对位，圆刀为十字线对位。而对位公差有0.05mm的公差。一般情况下凹边对客户的影响不大，所以尽量避免凸边。如图所示，通常开刀模时，手柄位置的模切刀线分别切入成品0.1mm和0.5mm左右,以保证衔接。如图所示常见的对位和上下模刀。模切工艺： 按设备一般可分为平刀工艺，圆刀工艺，激光工艺，雕刻工艺等。量产中用的平刀和圆刀都属于成型刀具工艺加工，按刀具的多少可分为单刀工艺和双刀和多刀工艺。13上模，下模刀通过跳距来控制位置关系14 一 两把刀套位产品的设计（卷装包装） 这里主要讲的是第一把刀模切胶材后需要再次覆料，然后第二把刀模切 按一般的思维和情况，胶材要比其他材料窄一点，因为防止模切过程中露胶，对机器，产品等造成影响，而本节要提醒的是：先模切胶材的情况会例外，举Y786330为例：该产品材料为3M9731+HIR-14S2V2-08，先切3M9731后覆HIR-14S2V2-08，再整体模切，过程靠定位销定位。第一把刀第二把刀15 第一把刀在3M9731上切内框和定位孔，而第二把刀是在新覆上HIR-14S2V2-08的基础上整体切，而新覆的材料上是没定位孔的，所以新覆的材料必须让出定位孔的位置，这样产品覆料后才能有孔位去套第二把刀上的定位销，这样即要求HIR-14S2V2-08 比3M9731 要窄，而且必须小于产品两边定位孔的最小距离，如图所试：3M9731HIR-14S2V2-08最后产品如果要求把定位孔部分去掉，可考虑加分条刀16 一 平刀中有分条刀的设计 分条刀的作用是为了保证产品到材料边沿的边距达到一个比较严格的公差范围之内，并省下另外独立分条的工序。 分条刀一般设计得比跳距长0.5mm-1mm,而且分条刀两端是往外弯的，以保证产品之间能更好的衔接。如图所示：分条刀产品跳距是12.16mm,分条刀长13.16mm 注：以上内容谨供参考。17一般刀图作好后，最好要按跳距模拟一下刀的走势，保证产品能按规定的轨迹生产出来： 走刀方向分条刀 分条刀在平刀上模切时，由于材料不可避免产生晃动，所以会导致分条后材料边沿不平整。所以一般用在打样阶段或客户对材料边沿平整度不作要求时。生产时可先由仓库分条后，再在平刀机上模切，边距公差最好只能控制在0.2mm内圆弧衔接更好材料越宽，材料边缘平整度越好18有些尺寸比较大的产品，layout设计时应考虑切取的半成品宽度占原材料宽度的比例。这对系统跑出的价格有很大的影响 例如： Y822999该产品尺寸为406mmx15mm,原材料宽度为600mm,考虑半成品宽度时应该考虑的参数是15mm，而不能考虑406mm这个参数，当选取416mm的半成品时，SAP系统会自动认为整卷原材料只能切出一卷416mm的半成品，造成最后半成品跑出的价格偏高。 一 产品尺寸过大的设计 一 产品和排版的优化设计19产品的拐角一般设置为圆角或钝角，避免锐角，直角。 一 产品拐角的设计刀模上的拐角要标明做模角改良前改良后20一般来讲（不是决对的），产品中有内外框结构的，有两种情况：1 边框宽度大于或等于1.5mm的，开一把刀模切；2 边框宽度小于1.5mm的，需要开两把刀模切，一把切内框，一把切外框；边框宽度太小，而采用一把刀模切会导致的问题：A. 模切过后，产品的四个角容易产生水纹等外观不良现象；B. 模切久后，刀具会由于材料受压缩产生的外张力而导致变形，导致产品尺寸NG。C. 会导致产品边框嵌入两刀片之间，影响顺利生产。D. 给供应商生产刀模带来困难，直接影响刀模尺寸精度。 一 内外框产品的设计数值谨供参考针对具体材料：硬材:金属，pc；厚材：0.25mm的单层材料21一些产品的优化设计：由于设计工艺的改善，可以达到材料利用率提高的同时，减少材料成本，提高成品价格的竞争力以下是一种常见的保护膜产品layout设计图：单排的图中所示并不是最优化的设计22图四最合理的设计：优势在于：1，节省材料（可以证明）；2，提高了产品生产率(圆刀工艺）；在客户没要求的前提下，尽量用此方式。23产品layout图的设计方法不同，会产生不同的效果，我们可以按产品的外型设计合理的layout 图图A:正常一般的layout排布：24图B：如图B所示，当客户不要求产品方向时，可按图B所示设计layout图，以节省材料：25图C:如图C所示，当手柄与产品主体的材料不同，且主体材料比较贵时，可以选用该layout图设计产品26能节省材料的产品layout设计很多，在客户对产品放置，排向不作要求时，可充分发挥我们的想象，如下 列产品：图1：如图1所示，这是很普通的设计，产品与产品之间的间距是3mm,边距是3mm,产品直径是10mm27图2：如图2所示为优化后的图面,在单位长度下的产品数与图1一致，因为产品的间距都是3mm,但所需的材料宽度就减少了将近10mm,而产品的边距也是设置为3mm28 Die-cut 的产品多种多样，致使设计产品的工艺也多种多样，而且同一产品的设计方案也不尽相同，以后设计过程，我们需要做的是集思广益，累积相关经验，设计的方法可以因材，因地，因人而异。 好的方法只有通过想出来，并在实际生产过程中得到事实的印证，才能更有效的为人接受，并使之推广总结29THE END