星期四, 5月 19

    金属/塑料混合部件的系统解决方案兼具经济性和灵活性

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    ■ ENGEL

    前言

    为相应产品量身定制的高度专业化生产单元用于以高效 的方式生产连接器、开关或接触件。这些生产单元集成 了从金属加工到塑料射出的各种工序。随着产品差异增 加和批量大小下降,制造商越来越多地寻求更灵活的生 产方式。

    从汽车和家用电器行业到电信和医疗技术,各行各业都需要金属和塑料制成的精密混合部件。尽管应用可能不同,但各行业有一个共同点:它们需要适应不断增加的 消费品和产品个性化。对于生产而言,这意味着更灵活 的制作技术和系统,它们能够更快地进行改装,同时制作集成和自动化确保单位成本不会增加。

    模块化系统是其中关键。此外,最重要的是决定项目成 功的技术提供者之间的合作。毕竟,其目的是将金属 世界与塑料世界结合起来。在佛罗里达州奥兰多举行 的美国塑料展 NPE2018 上,系统合作伙伴 ENGEL 和 Modular Molding Systems (MMS) 展示了实践中的应用。 (图1)

     

    图 1:模块化系统解决方案实现金属和塑料精密混合部件的灵活生产。 (图:MMS)

    佔地面积紧凑的线性生产线

    在 ENGEL 展台生产的热敏开关外壳。从接触件的冲压 到即用型电子元件的检验和贴标,所有工作步骤都在高度集成的生产单元中完全自动化完成(图2)。黄铜 承板的原材料直接从卷轴送入并进行预冲压,包括一 条内嵌螺纹。在 ENGEL insert 60V/35 单立式射出机 上用玻璃填充尼龙将承板(仍然在条带上)包覆射出 之前,通过伺服电动方式进行螺纹攻丝。

     

    图 2:用于制造热敏开关外壳的原材料直接从卷轴送入并预冲压,包括内嵌螺纹攻丝。 (图:ENGEL)

    质量控制也在生产过程中进行。除了摄像机检验外, 还在工具中集成了高压测试,因此在生产过程中就可 以保证 100% 的短路检测。为了确保无缝可追溯性, 在浇口和承板移除和部件与条带分离之前,通过激光对优质部件进行标记。每隔 20 秒有八个準备安装的 电子元件离开生产单元。

    热敏开关(例如用于监控汽车或家用电器内电机)传统上是在复杂的多级加工过程中生产的。通常,金属部件甚至在不同位置冲压和包覆射出。这不仅需要可观的物流费用,而且还要使用大量材料,因为需要增 加两个独立的过程。这是一个相当重要的成本因素, 特別是在使用有色金属的情况下,可以通过高度集成 的制作来避免。

    安全管理复杂性

    由于 MMS 系统的模块化设计,可以轻松集成其他加工模块,例如用于电阻或激光焊接、铆接、装配或清洁部件的模块。无论模块数量有多少,整个制作过程都可以通过 insert 射出机上的 CC300 控制单元进行 可视化和控制(图3)。这是集成解决方案的基本特征,因为它大大降低了复杂性并确保了整个过程的简单安全操作。手持式操作面板也可用于设置和手动操作。

    图 3: 无论模块数量有多少,整个工艺过程都可以通过 insert 注塑机上的 CC300 控制单元进行可视化和控制。(图:MMS)

    在 NPE 上展示的生产单元是线性生产线的一个示例, 在不需要进一步处理系统和机械手的情况下,该生产 线主要用于卷到卷生产。载体条(作为引线框)处理 从一个模块到下一个模块的运输。在制造过程结束 时,混合部件与引线框分离,剩余的金属条通常重新 卷起来。

    射出机位于各种金属加工模块之间。这种线性排列使 系统特別清晰,并且简化了操作。此外,线性排列使 得系统特別紧凑,从而为提高每单位面积生产率的趋 势提供了支持。在许多企业,占地面积已经成为效率 的重要指标。

    回转台射出机的径向排列实现短周期时间

    相反,径向或传输系统则用于混合部件不得连接到载体条或者金属部件明显小于塑料部件的情况。这些生产线的核心是配备多工位回转台的射出机,回转台可以移除包覆射出的成品件,同时将新的金属嵌件放入 模具中。

    通常,预加工模块布置在射出机的左侧,用于下游处理(例如质量保证和标记)的模块布置在右侧。处理系统位于两者之间。线性机械手(也包括有多个 x 轴 或 z 轴的情况)使布局保持特別清晰。根据应用和产品,常常使用 Scara 和多关节机械手。径向排列允许射出步骤的上游和下游模块快速转换或补充。

    图 4: 径向设备布局用于混合部件不得连接到载体条的情况。例如,在生产四针插头端子时就是这种情况。(图:MMS)

    例如,制造四针插头端子(图4)需要径向系统方案。 带有镀金接触面的预冲压和镀锌条带通过自动旋转卷 绕装置从盘管上展开。旋转卷绕装置为操作过程中更换条带提供支持。盘管可以在很短的时间内更换,而 不会以加热的方式损坏塑料材料。

    在凸轮控制的冲压和弯曲模块中,对连接肋板进行切 割并且弯曲接触件。随后在射出模具中的连接和密封需要特別高的精度,这一点通过将部件进给到载体条上来确保。此外,在包覆射出前立即弯曲部件具有仍 然可以补偿条带中的应力波动的优点。

    共有 32 个接触件 (4×8) 在冲压工具中分离,并通过 一台 Scara 设计的 ENGEL easix 机械手插入射出模 具中。ENGEL insert 60V/35 XS 射出机在回转台上有两个底部半模,用于插入下一组接触件,同时对部件进行包覆射出。并行操作减少周期时间并避免能量损 失,因为锁模单元每次只需要很短时间打开。

    每次注射生产八个插头,然后通过 ENGEL viper 6 线 性机械手将其移除。移除部件后将立即进行视觉质量 控制。为此,在机械手夹持器上安装了摄像机。viper 将部件传送到回转台,回转台的作用是后续检查和装 配过程的缓冲装置。回转台有八个工位,集成了密封 元件装置、各种摄像机和激光检测工位以及所需的重 新定位步骤。八个部件将在 24 秒内生产出来。完成 的部件通过伺服处理系统传送到讬盘服务器,已填充 的讬盘被存储和堆叠。废品被自动分离。

    图 5: 由于传导路径的复杂性和部件中的有限空间,接触元件制造过程中的引线框必须分成两个条带。 (图:MMS)

    最高加工精度实现全自动化

    制造接触元件是具有径向排列的生产单元的另一个示例(图 5)。由于传导路径的复杂性和部件中的有限空间,该应用中的引线框必须分成两个条带。在这里, 预冲压和镀锌条带也是从左侧送入射出机。两个进给和弯曲工位具有相同的布局。条带通过旋转卷绕装置 展开,同时通过伺服电动夹持送料器送入生产线。

    在具有六个独立滑动单元的凸轮控制冲压和弯曲模块 中,接触件在弯曲和分离之前通过切割暴露出来。借 助移动的切割板和两个伺服处理系统,引线框被转移 并放置在射出模具中的正确位置。在包覆射出前,接触件在另一个弯曲模块中弯曲。必须精确地连接 90° 的目标,因为上半模必须插入接触件以进行包覆射出。在两个 easix 多关节机械手的左侧机械手拾取接 触件并将其正确插入 2 腔射出模具之前,借助摄像机检查接触件的位置。

    在该应用中,insert 立式射出机也配备了一个回转台, 以实现包覆射出的所有处理步骤。安装在锁模单元右 侧的 easix 多关节机械手移除完成的接触元件并将其放入吸塑讬盘中。两个多关节机械手(每个都位于锁 模单元的侧面)的处理方案,确保了模具区的良好可 进入性。此外,考虑到射出步骤由于部件表面小而不需要很长的冷却时间,在该应用中两个机械手的并行操作减少了周期时间。

    作者

    Heinz Rasinger 是位于奥地利 Schwertberg 的 ENGEL Austria GmbH 电子通讯业务部副总裁 信箱:heinz.rasinger@engel.at Rudolf Ehrenweber 是 ENGEL 电子通讯业务部的销售负责人 信箱:rudolf.ehrenweber@engel.at Peter Buxbaum 是位于奥地利 Berndorf 的 MMS (Modular Molding Systems GmbH) 所有人兼总经理 信箱:pb@mms-technology.com ■

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