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如何降低二次包胶模具成本?

发布时间:2025-06-02点击:

一、模具结构设计优化
  1. 简化模具复杂度
    • 避免过度设计:减少不必要的滑块、斜顶等抽芯机构,优先采用两板式模具结构(比三板式成本低 20%-30%)。例如,对于非复杂倒扣结构,可通过调整产品拔模角度(≥3°)消除抽芯需求。
    • 合并功能区域:将二次包胶的定位结构与一次成型的止口集成设计,减少模具镶件数量(如从 8 件减至 5 件),降低加工和装配成本。
  2. 模块化与标准化设计
    • 通用模架平台:采用 FUTABA/HASCO 标准模架,利用现有库存模架改造(成本仅为定制模架的 60%-70%),非关键部位使用 P20 预硬化钢(成本比 H13 低 40%)。
    • 可替换型芯模块:针对多品种小批量产品,设计可拆卸型芯(如通过定位销 + 燕尾槽连接),不同产品仅需更换型芯模块,减少整套模具重复开发成本。
  3. 浇口与流道优化
    • 冷流道替代热流道:对于非高温材料(如 LSR≤180℃),采用半冷流道系统(流道温度控制在 40-60℃),相比全热流道成本降低 50%,且胶料回收率提升至 95%。
    • 潜伏式浇口设计:隐藏浇口于产品内部非外观面,避免二次加工去水口,同时减少模具分型面加工量(节省 CNC 工时 15%)。

二、材料与表面处理选择

  1. 分级材料应用
    • 关键部位高寿命材料:型腔 / 型芯采用 S136(硬度 HRC52-56),满足医疗级镜面抛光需求(Ra≤0.05μm);非接触胶料的模架部分使用 718H 预硬化钢(成本低 30%)。
    • 经济型替代方案:对于非透明件或低耐磨需求产品,可选用 NAK80 预硬化钢(自带镜面效果,省却抛光工序,成本降低 25%)。
  2. 表面处理增效
    • 氮化替代镀层:对型芯表面进行离子氮化(成本比 PVD 镀层低 40%),表面硬度达 HV1200,耐腐蚀性能提升 3 倍,适用于 LSR 包胶模具(避免硅胶硫化物腐蚀)。
    • 免脱模剂处理:采用类金刚石涂层(DLC,厚度 2-3μm),表面摩擦系数降至 0.05 以下,可取消脱模剂喷涂工序,同时减少模具磨损(寿命延长至 50 万次以上)。

三、加工工艺与生产流程优化

  1. 数字化加工降本
    • 模流分析前置:通过 Moldflow 模拟填充路径,提前发现熔接痕、气穴等问题,减少试模次数(从 5 次减至 2 次),试模成本降低 60%。
    • 高速铣削(HSM)应用:使用五轴联动加工中心,将复杂曲面加工效率提升 40%,同时减少电火花加工量(如电极数量减少 30%)。
  2. 快速成型技术
    • 3D 打印电极:采用 SLM 金属打印制作电火花电极(材料为 H13 钢),相比传统 CNC 加工电极时间缩短 70%,尤其适合复杂形状(如薄肋、窄缝)。
    • 软模过渡方案:对于小批量试产,先用铝制模具(成本为钢模的 1/3)验证工艺,确认无误后再加工钢模,降低开发风险。
  3. 多腔模与叠层模设计
    • 1 模 4 腔对称布局:在小型包胶件(如医疗接头)中采用多腔设计,模具成本仅增加 20%-30%,但单件分摊成本降低 40% 以上。
    • 叠层模具技术:对于大型平板类产品(如托盘包胶),使用叠层模具(两层型腔),注塑机占用时间减半,综合成本降低 35%。

四、试模与量产管理

  1. 试模成本控制
    • 首件全尺寸检测:采用 3D 扫描仪(如 GOM ATOS)进行首件扫描,2 小时内完成全尺寸比对,相比传统三坐标测量节省 80% 时间,快速定位模具修改点。
    • 可重复使用临时镶件:试模阶段使用可替换的软钢镶件(如 P20 钢),便于快速修改型腔形状,正式量产时更换为高硬度钢镶件,减少硬模修改成本。
  2. 量产维护策略
    • 预防性保养计划:建立模具寿命管理系统,每生产 5 万次进行超声波清洗 + 表面探伤,及时更换磨损部件(如导柱、密封圈),避免突发故障导致停产损失。
    • 胶料回收利用:将冷流道废料粉碎后(粒径≤0.1mm),以≤10% 比例掺入新料使用(需通过医疗级材料兼容性测试),降低材料成本 5%-8%。

五、供应链与合作模式创新

  1. 模具厂商协同开发
    • 早期介入设计(DFM):在产品设计阶段邀请模具厂商参与,优化包胶结构(如减少包胶厚度从 2mm 至 1.5mm),降低模具加工难度。
    • 阶梯报价模式:与厂商签订长期框架协议,承诺累计订单量换取阶梯折扣(如首套模具原价,后续每套递减 10%)。
  2. 二手模具改造利用
    • 评估现有模具兼容性:检查库存模具的模架尺寸、顶针布局等是否匹配新产品,通过修改型芯 / 型腔镶件(成本约为新模的 30%-40%)实现旧模复用。
    • 跨行业改造案例:将汽车行业的双色模具改造用于医疗包胶,通过更换耐腐蚀钢材镶件 + 表面处理,成本仅为新模的 50%。
    • 注意事项

      • 质量底线:医疗级模具需确保材料符合 ISO 10993,表面处理不得释放有害物质(如六价铬),避免因成本优化导致合规风险。
      • 长期效益平衡:对于年产量>10 万件的产品,优先选择高寿命模具(如 S136+PVD 镀层),虽然初期成本高,但单件分摊成本更低。

      通过以上策略,可在保证医疗产品合规性的前提下,实现模具成本降低 20%-40%,同时提升生产效率和模具使用寿命,尤其适用于中小批量医疗器件的快速开发与量产。