工業(yè)設計論文淺談電腦LCD塑膠Hinge扭力不良原因
在企業(yè)的實際生產中，工程人員常將轉軸稱為Hinge。Hinge是轉動裝置中聯(lián)接產品零部件的軸，其在工作時會承受彎矩和扭矩。
摘要：文章根據(jù)多年的工作實踐經驗，采用魚骨圖分析法，分別從人、機、料、法、環(huán)五個方面詳細分析了電腦LCD塑膠Hinge出現(xiàn)扭力不良時可能存在的原因，并針對各項可能原因提出了具體的工程驗證方法及改善方案。
關鍵詞：工業(yè)設計論文,hinge,塑膠,扭力,魚骨圖
日常的機械類產品、電子類產品經常會應用它來完成零部件間的相對轉動。Hinge有幾種常見的分類方式：根據(jù)其結構的復雜程度分為低階Hinge、高級Hinge；根據(jù)其材料的種類分為金屬Hinge、塑膠Hinge；根據(jù)其結構的不同分為一字型Hinge、支架型Hinge、彈簧式Hinge、包覆式Hinge。Hinge在工作時的受力特點決定了其在工作時極易引起扭力不良，從而導致其失效。文章將結合工作中的實際經驗淺談一下電腦LCD液晶顯示器中塑膠Hinge出現(xiàn)扭力不良時的分析步驟及應對方法。
1電腦LCD中塑膠Hinge的介紹
Hinge在電腦LCD液晶顯示器中的作用是連接底座與電腦顯示屏，使顯示屏能進行前傾后仰的角度調節(jié)，從而滿足不同人不同觀看角度的要求。電腦LCD液晶顯示器所用的Hinge類型從用材上主要分為金屬Hinge和塑膠Hinge，根據(jù)實際的生產情況，總結出兩者在裝配工藝及成本上有著明顯的區(qū)別。裝配工藝：塑膠Hinge，裝配零件少，生產效率高；金屬Hinge：裝配零件多，生產效率低。生產成本：塑膠Hinge比金屬Hinge開模套數(shù)少，零配件少，生產周期少，塑膠轉軸成本僅是金屬轉軸的30%。
2電腦LCD中塑膠Hinge扭力不良現(xiàn)象
2.1組裝工藝流程（以圓筒形Rubber塑膠轉軸為例）
組裝工藝流程如圖1所示，在進行上述組裝工藝時，采用流水線的操作模式，即上一工序組裝完成后的產品馬上流入下一個工序進行組裝。其中鎖hinge鴨舌螺絲工位主要作用為使Hinge獲得所需要的扭力值。
2.2組裝不良現(xiàn)象
塑膠Hinge組裝工藝流程中扭力測試工位主要是對Hinge的單個成品件進行100%的扭力測試，如扭力測試合格，則流入下一個工位，將其組裝到LCD后蓋中；如測試不合格，剛需要馬上對扭力調整直至其扭力在其設計范圍內。最后的檢驗工位主要是對組裝后的LCD成品進行抽驗，以保證LCD的前傾后仰角度和整機推力在設計范圍內。
在組裝生產時，常常會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象：在扭力測試工位經測試100%的良品經過組裝LCD后蓋工位后，再進行成品檢驗時，扭力常會衰減30%左右，從而引起整機推力偏小導致LCD出現(xiàn)點頭現(xiàn)象。這種不良的產生僅在幾分鐘內，卻會導致整個產線的生產率大大地下降。因此如何防止此組裝不良的產生，已成為迫切需要解決的問題。
3塑膠hinge扭力不良的原因分析
造成塑膠hinge組裝后扭力不良的原因有很多，這里主要運用魚骨圖分析法，即分別從人、機、料、法、環(huán)五個方面出發(fā)找出可能存在的原因。
�、偃说囊蛩�。在流水線組裝時，作業(yè)員可能存在如下不當操作從而最終引起不良。在扭力測試工位，操作員為了提升UPH（單位產量），扭力計的數(shù)據(jù)未看清、扭力計上的扭力未穩(wěn)定就將產品往下一工位流，從而導致扭力測試數(shù)據(jù)失真，或測試扭力手法過快，引起塑件hinge中Rubber發(fā)熱，從而導致扭力出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。這些都極易引起組裝扭力不良的問題。
�、跈C（機械設備）的因素。塑膠Hinge在組裝過程中，需用到一臺氣壓機，將圓形Rubber裝入到左右支架上，如氣壓機的設備參數(shù)選擇不合理，治具的定位不準確，都會導致Rubber與左右支架配合不到位、裝偏、裝歪，從而最終引起扭力不良。扭力測試時，扭力計上下偏差過大，也會造成扭力測試不準確，從而表現(xiàn)不良。
③料的因素。塑膠Hinge的扭力主要是靠Rubber與鴨舌內壁摩擦產生的，所以來料如不合格，也會造成扭力不良。
�、芊ǖ囊蛩亍＝M裝生產時工藝流程不合理、產線排線不恰當、各工位操作員安排不當，均有可能導致最終扭力不良的產生。
⑤環(huán)境的因素。生產環(huán)境的空氣濕度、溫度，倉庫的儲存環(huán)境，這些都對塑膠具有一定的影響的，從而引起扭力不良。
4防止塑膠Hinge扭力不良的對策
要防止塑膠Hinge的扭力不良，必須采取種種措施，對可能引起的原因逐一進行實驗、驗證，不斷地總結，從而最終找出問題的根源所在，以保證產線的順利生產。針對上述塑膠Hinge扭力不良的原因，本文總結了如下應對不良的對策。
4.1針對可能是人的原因
針對人的原因主要表現(xiàn)在作業(yè)員操作不當，技術不熟練等方面，需特意挑選四個專門從事扭力測試工位的技術熟手，在沒有UPH限制的情況下，分別完成100PCS塑膠Hinge單體的扭力測試，記錄測試數(shù)據(jù)，并最終繪制出扭力曲線。隨后將完成扭力測試的合格品進行LCD后蓋組裝，如在進行最終的成品檢驗時出現(xiàn)了大量的扭力不良，則可排除人的原因，判定人不是導致塑膠轉軸扭力不良的原因。
需要注意的是，在上述驗證過程中，工程人員需在旁監(jiān)督及指導，以保證作業(yè)員的操作手法正確，測試搖擺速度適中。
4.2針對可能是機的原因
對氣壓設備進行檢查，主要檢查氣壓設備參數(shù)是否合理，治具定位是否準確。檢查設備參數(shù)時，據(jù)經驗先設定五組不同的參數(shù)（溫度、氣壓力），分別進行壓合實驗，觀察每組參數(shù)下圓形Rubber在左右支架上的平整度，粘合效果，以此得出最優(yōu)的參數(shù)組合。
檢查治具的定位是否準確一般采用紅墨水試驗法，即將紅墨水涂在治具的上模上，下模裝上產品，再進行壓合實驗。壓合完成后再通過下模中產品上的紅墨水痕跡來檢查治具的定位是否準確。檢查扭力測試儀時，需確保其扭力計讀數(shù)上下偏差在39.2266N以內。
如上述三方面經試驗驗證均在合格范圍內，剛可排除是機的原因。
4.3針對可能是料的原因
來料是在產線生產中需要重點管控的對象，一般出現(xiàn)不良時是需要首先考慮的因素。
對轉軸的膠圈（Rubber）、左右支架、鴨舌支架的來料進行主要尺寸及重點管控尺寸的100%檢測。將一批（各100pcs）全檢合格的物料，按實際檢測尺寸在基本尺寸至上偏差之間、基本尺寸、基本尺寸至下偏差之間的標準分成三組，隨后進行分組組裝。如經扭力測試工站檢測合格的產品在最終的成品檢驗時每組都出現(xiàn)了大致相同概率的扭力不良，則可排除是由于物料尺寸的原因引起的。
膠圈（Rubber）的硬度值也是需要考量的因素之一，進行此試驗驗證時需溝通供應商進行打樣，對高出設計要求5個單位、低于設計要求5個單位、硬度合格的膠圈（Rubber）各打樣5pcs，再分別進行組裝。如在最終成品測試時顯示高出設計要求5個單位的產品扭力上漲；低于設計要求5個單位的產品，扭力調節(jié)不上去，無法達到設計要求，則可得出膠圈（Rubber）的硬度值設計合理，可排除硬度因素的影響。
4.4針對可能是法的因素
法的因素，主要考量組裝工藝流程安排是否合理，為此需做的驗證為48h扭力衰減實驗。即可在上述來料尺寸驗證的基礎上進行，調整三組不同尺寸的Hinge組裝品的螺絲，將其首次扭力調整到扭力規(guī)格的上限值上，隨后每隔3h測試一次扭力并且記錄數(shù)據(jù)，連續(xù)測試48h。測試完成后需對最終的測試數(shù)據(jù)進行分析。一般，會發(fā)現(xiàn)，Hinge在24h以內，扭力極不穩(wěn)定，呈衰減趨勢，在24h后，扭力衰減結束，趨向穩(wěn)定。
為了進一步驗證上述結論，需再次進行48h扭力衰減實驗，這時需將生產了24h后的塑膠Hinge從新進行扭力測試。操作時也是先將其首次扭力調整到設計范圍內，再每隔3h測試一次扭力并記錄數(shù)據(jù)，連續(xù)測試48h。測試完成后再對最終數(shù)據(jù)進行分析。一般這時會發(fā)現(xiàn)，此48h之內的扭力均趨向穩(wěn)定。
由以上48h扭力衰減實驗可以最終得出結論，塑膠Hinge在扭力調整完成后，在24小時以內，扭力極不穩(wěn)定，呈衰減趨勢，在24h后，扭力才衰減結束，趨向穩(wěn)定。針對此類問題應采取的對策為：需對塑膠Hinge的制程進行改善，即每批塑膠Hinge都要提前24h安排生產，即按正常生產流程將扭力調整到設計范圍的Hinge單體半成品靜止24h，24h后再次對Hinge單體進行扭力測試并調節(jié)到設計范圍內，再進行安裝到LCD后蓋上的操作。具體生產流程如圖2所示：
4.5針對是環(huán)的因素
將扭力趨向穩(wěn)定的Hinge在模擬運輸貨柜溫度及倉儲環(huán)境下進行存放實驗，再進行扭力測試，觀察測試數(shù)據(jù)，如無明顯變化，則表明環(huán)境對塑膠Hinge的影響不是很大，可以忽略。
5結語
本文通過魚骨圖分析法，分別從人、機、料、法、環(huán)五個方面出發(fā)分析了塑膠Hinge出現(xiàn)扭力不良可能存在的原因及應采取的對策。通過本文的分析，可以得出來的一點結論是：塑膠Hinge在完成扭力調整之后的24h以內，扭力極不穩(wěn)定，呈衰減趨勢，在24h之后，扭力衰減才結束，趨向穩(wěn)定。
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