图1 塑料封装二极管外形尺寸图
图2 塑料封装二极管模具的型腔和分型面的传统设计
长期以来,二极管塑封模无一例外都是按照上述方法设计制造的。而且,凡是塑料制品中的圆形部分,也都是无一例外地这样设计分型和制造的。然而由于型腔中的推杆和推杆孔的存在,给二极管塑封模的制造和使用及维护带来了很多麻烦,且成本较高。以一模300腔的二极管塑封模为例,首先要在300个型腔中加工出300个推杆孔并配以推杆,并且必须达到高精度的公差配合。这是因为推杆在型腔中,若配合松了(间隙大了),就会出现溢料,导致产品出现飞边,出模后必须予以去除,这样既费工又费时,增加了成本。而若配合紧了,则加剧了推杆与推杆孔之间的相互磨损,并且往往造成推杆变弯甚至折断。其次,塑封模在长期进行大批量的生产过程中,每塑封一次,推杆与型腔中的推杆孔之间都要互相磨损两次——推出制品时磨损一次,复位时再磨损一次。这样孔就越磨越大,而推杆则越磨越细,即它们相互之间的间隙将越来越大。即使型腔和推杆都经过良好的热处理,表面硬度均达到HRc50~55,在正常情况下也只能连续使用10~12个月。当间隙值一旦超过塑料的溢边值,就会出现溢边,从而影响产品质量,此时必须更换推杆,而且仍要达到H7/f7的配合要求。显然这是一件令模具维修人员头痛的工作。据估算,仅这300根推杆和300个推杆配合孔的精加工以及在长期生产过程中对它们所进行的维护、修理和拆卸更换,就使该塑封模的制造和维修成本增加了约30%左右。此外,由于推杆的存在,还使制品的外圆表面不可避免地形成一个推杆的印痕,从而影响制品的外观。
既然型腔中推杆的存在会导致如此多的弊端,那么如何将型腔中的推杆取消呢?据笔者分析,图2中正对圆心的直径处是没有出模斜度的,即出模斜度为零,是个“死点”。这与将直线往复运动转变为圆周旋转运动的四连杆机构运动中的“死点”有异曲同工之处。正是此原因才使得诸多从事二极管塑封模具设计和制造的同行们多年来虽然做了大量的设计改进和试验工作,却不能将型腔中这令人头痛的推杆取消。因此,要想将型腔中的推杆取消,就必须使型腔具有出模斜度,也就是必须改变型腔(制品)的尺寸公差,以消除型腔的死点。然而能否改变型腔(制品)的尺寸公差吗?
笔者认为,塑封的目的只在于绝缘。因此,其封装外圆尺寸大一些(0.1~0.2mm)或小一些(0.1~0.2mm),对其绝缘性能都不会造成影响。即产品的尺寸公差可定为?±0.2。为证明此分析判断的正确性,笔者特地做了一次例行试验:将10个包封外径为ø8的塑封二极管和10个包封外径为ø2的塑封二极管(用同一种封装塑料和同一种熔融塑封温度)在例行实验室进行绝缘性能测试。测试结果表明,它们的绝缘性能的差异很小,完全可以忽略不计,根本不会影响使用中的绝缘性能。
基于上述分析,笔者设计了一副一模56腔的“型腔无推杆二极管塑封模”试验模具。该模具一经试模便获得了成功。
这种经改进后的模具型腔尺寸和分型面如图3所示,即将上模型腔R4.1的圆心往分型面以下移动0.2mm,将下模型腔R4.1的圆心往分型面以上移动0.2mm。这样,分型面就脱离了“死点”,出模斜度自然而然也就产生了。
图3 塑料封装二极管模具的型腔和分型面的新设计
由于取消了型腔中的推杆,模具结构得到了简化,无须每年更换推杆,而且废品率也大大减少(从未超过5‰),同时产品外观也没有了推杆印痕。尽管其外圆略呈椭圆状,但这并不影响美观。