设计电缆组件就像是建造新房；始于对房屋内外其他区域的布局至关重要的基础设计。房屋整体强度、形状和未来所容纳内容（家具、回忆和人）的最终封装都始于此。正如建造新房一样，电缆组件的基础（即模具）最终将封装有价值的内容——触点、印刷电路板和其他组件。高质量、定制医疗电缆组件的制造通常基于正确的模具设计和制造。
模具的设计要求
无论是出于美观性或触感考量而设计外模具，还是为了提高机械完整性、方便封装或独特的应力消除而设计内模具，模具设计都是大多数新电缆开发项目的重要组成部分。在涉及外壳、手柄、开关或定制鼻件的电缆或连接器项目中，也需要进行工程和设计工作。
设计要求可能包括：
- 封装：用于密封关键部件（例如，印刷电路板、电阻器、电容器）的内模具
- 灵活性：为提高柔韧性，应力消除装置可保持电缆材料与连接器或套管之间的结构完整性、灵活性和整体坚固性
- 握持：连接器包覆成型中内置防滑手指握持件，便于使用
- 安全：锁拴功能可将连接器锁定到位，并防止在使用过程中断开连接
- 操作：专为外科应用设计的独特手柄，通常可实现灵活的操作。
设计过程可能为模具赋予最大的多功能性，这意味着模具部件可互换。许多客户对特定的产品采用不同的配置；而可互换的工具设计可以适应不同的电缆直径、引线数量、搭锁等要求。模具通常使用 SolidWorks 或 Pro/ENGINEER 等 3D 模型软件进行设计。
模具组件
构成嵌件成型模具的组件很常见，通常包括：
- 模具型腔：将生产模制组件主体的工具部分
- 装载杆：在包覆成型过程中，将连接器外壳、插针或其他组件牢固固定在工具内的正确位置
- 夹杆：在包覆成型期间，将从应力消除装置退出的电缆固定在正确的位置。制造商通常希望能够对同一连接器使用不同外径的电缆。如果夹杆工具与应力消除工具分开，这就很容易实现。
- 应力消除：工具的一部分，用于在连接器与电缆护套材料之间形成实心或分段的弯曲释放连接和潜在的密封
模具设计
虽然预期用途和功能将驱动整体的模具设计，但电缆材料和连接器的选择也发挥着重要的作用。对于即用型连接器和定制连接器，电缆组件通常需要三种工具：内部工具、外部工具和应力消除工具。作为定制包覆成型应力消除装置的替代方案，许多连接器公司提供预制的滑动安装“外套”。虽然使用即用型组件可以降低总体加工成本，但预制外套的成本通常高于定制包覆成型应力消除的成本。在项目的整个生命周期中，定制的包覆成型应力消除装置通常会因零件成本较低而带来节省。如果无法提供满足所有产品要求的即用型连接器，则可以设计定制连接器或混合连接器（改进的即用型连接器）。定制连接器通常需要多种工具来模制连接器外壳、鼻件/接触绝缘体、锁拴和其他组件。除了考虑产品设计外，模具工程的其他重要考虑因素包括将模制什么材料、注入量、成品模制零件的壁厚，以及制造模具的材料。
尤其是对于嵌件成型，浇口的位置和尺寸都起着决定性的作用。浇口是将熔化的塑料注入模具的孔。实现均匀的壁厚、减少收缩、消除模具空隙和缩小浇口痕迹都是模具设计的一部分。设计模具的工程师还将考虑材料的流动和组成。通常，聚亚安脂需要比 Santoprene® 或 PVC 等热塑性树脂更大的浇口。
清晰可见的延伸线（也被称为分型线）可能出现在模具的两半相交的位置，一般被认为是不可取的。设计模具以减少飞边（从模具中溢出的多余材料）是另一个设计考虑因素。
超声波焊接工具
超声波焊接是连接器主体和外壳嵌件成型的替代方法。通常，两个硬塑料壳（也被称为蛤壳）采用注塑成型。外壳通过超声波焊接工艺正确安装和密封在一起。其中一个外壳通常设计有与匹配外壳接触的激增能量导向器。超声波振动的能量使材料在接触点熔化，形成坚固且通常是永久性的连接。
用于超声波焊接的工具包括固定零件的铁砧或基座，以及用于增强振动能量并将振动能量传递到所连接零件的喇叭。铁砧和喇叭通常由铝合金、钛合金或不锈钢制成。超声波焊接工具的设计和制造通常承包给要使用的超声波焊接机的制造商。
各有不同
模具可以由多种材料制成。铝、不锈钢和硬化钢是医疗电缆组件生产中最常用的材料。最合适的模具材料取决于产量和项目的预期寿命。两种最受欢迎的模具材料为：
铝：
- 常用于小批量生产
- 通常用于原型设计或验证工具和零件设计
- 由于材料较软，使用寿命较短——产量低于硬化钢
- 较短的工具制造周期
- 成本低于钢材
硬化钢：
- 最适合大批量生产
- 适用于经过验证或已定型的设计
- 使用寿命长——通常可达一百万个零件
- 通常制造成本更高，但使用寿命更长
工具材料的选择也取决于所使用的树脂。热塑性树脂（如 PVC、TPE/TPR、TPU）是室温材料，在加热后注入冷模具中。这些树脂可以使用铝、不锈钢或硬化钢模具成型，并通常根据产品设计、机械规格和成本考虑进行选择。大多数热塑性树脂可以使用铝或钢工具成型。
对于液体注射成型 (LIM) 有机硅应用，冷却的液体硅树脂被注入到一个热模具中，并在其中进行硫化。因此，硬化钢被用于加工硅树脂的工具。液体硅易于流动，并且比热塑性树脂更容易出现飞边。因此，硅模具必须以高精度设计和制造，以确保没有任何材料能够从模具中溢出形成飞边。
单腔或多腔模具
在考虑模具中应设计多少个型腔时，产品整个生命周期内的产量是一个关键因素。多腔模具虽然通常成本较高，但可以同时模制两个或多个零件，从而增加产量并降低每个模制零件的成本。设计和制造单腔模具的成本低于多腔模具，但较低的前期成本可能会被较高的生产单位成本所抵消。
协作和时间表
客户沟通和设计意见对于模具的设计和按时完工至关重要。客户的工程团队和电缆制造商的工程团队之间的及早、定期合作在整个项目中都十分重要，而在产品设计定型前更是如此。模具制造通常是项目中最长的前置时间活动，需要 8 到 14 周不等。在制造模具的同时，将完成文档记录并订购组件。安排每周的设计审查将有助于确保客户和电缆制造合作伙伴保持正轨和准时，同时满足既定的产品要求。
模具所有权
通常，OEM 客户支付并拥有生产模具。在这种情况下，模具仅用于为模具所有者生产零件。在某些情况下，OEM 可能会选择分摊模具的成本和所有权，在这种情况下，使用不具有排他性。诸如 Affinity 之类的电缆制造商可能拥有通用连接器和组件的模具。这些模具可能以非专有的方式使用，成本较低或没有模具成本。
摘要
模具设计是大多数定制电缆组装项目的重要组成部分，并且应当是项目从概念到设计定型的基本关注点。理解连接器和电缆组件的预期外观、用途以及产品的预期寿命对于模具设计至关重要。
Affinity 工程团队拥有数十年的模具设计经验，可满足医疗电缆组件的机械和美学特征。让我们与您携手，开发下一个新电缆或连接器项目。
如需更多信息，请联系您当地的 Molex莫仕销售工程师或客户经理，致电 Affinity：+1 949.477.9495，或发送电子邮件至 custcare2@molex.com。