工业设计论文浅谈电脑LCD塑胶Hinge扭力不良原因

　　日常的机械类产品、电子类产品经常会应用它来完成零部件间的相对转动。Hinge有几种常见的分类方式：根据其结构的复杂程度分为低阶Hinge、高级Hinge；根据其材料的种类分为金属Hinge、塑胶Hinge；根据其结构的不同分为一字型Hinge、支架型Hinge、弹簧式Hinge、包覆式Hinge。Hinge在工作时的受力特点决定了其在工作时极易引起扭力不良，从而导致其失效。文章将结合工作中的实际经验浅谈一下电脑LCD液晶显示器中塑胶Hinge出现扭力不良时的分析步骤及应对方法。

　　1电脑LCD中塑胶Hinge的介绍

　　Hinge在电脑LCD液晶显示器中的作用是连接底座与电脑显示屏，使显示屏能进行前倾后仰的角度调节，从而满足不同人不同观看角度的要求。电脑LCD液晶显示器所用的Hinge类型从用材上主要分为金属Hinge和塑胶Hinge，根据实际的生产情况，总结出两者在装配工艺及成本上有着明显的区别。装配工艺：塑胶Hinge，装配零件少，生产效率高；金属Hinge：装配零件多，生产效率低。生产成本：塑胶Hinge比金属Hinge开模套数少，零配件少，生产周期少，塑胶转轴成本仅是金属转轴的30%。

　　2电脑LCD中塑胶Hinge扭力不良现象

　　2.1组装工艺流程（以圆筒形Rubber塑胶转轴为例）

　　组装工艺流程如图1所示，在进行上述组装工艺时，采用流水线的操作模式，即上一工序组装完成后的产品马上流入下一个工序进行组装。其中锁hinge鸭舌螺丝工位主要作用为使Hinge获得所需要的扭力值。

　　2.2组装不良现象

　　塑胶Hinge组装工艺流程中扭力测试工位主要是对Hinge的单个成品件进行100%的扭力测试，如扭力测试合格，则流入下一个工位，将其组装到LCD后盖中；如测试不合格，刚需要马上对扭力调整直至其扭力在其设计范围内。最后的检验工位主要是对组装后的LCD成品进行抽验，以保证LCD的前倾后仰角度和整机推力在设计范围内。

　　在组装生产时，常常会出现这样的现象：在扭力测试工位经测试100%的良品经过组装LCD后盖工位后，再进行成品检验时，扭力常会衰减30%左右，从而引起整机推力偏小导致LCD出现点头现象。这种不良的产生仅在几分钟内，却会导致整个产线的生产率大大地下降。因此如何防止此组装不良的产生，已成为迫切需要解决的问题。

　　3塑胶hinge扭力不良的原因分析

　　造成塑胶hinge组装后扭力不良的原因有很多，这里主要运用鱼骨图分析法，即分别从人、机、料、法、环五个方面出发找出可能存在的原因。

　　①人的因素。在流水线组装时，作业员可能存在如下不当操作从而最终引起不良。在扭力测试工位，操作员为了提升UPH（单位产量），扭力计的数据未看清、扭力计上的扭力未稳定就将产品往下一工位流，从而导致扭力测试数据失真，或测试扭力手法过快，引起塑件hinge中Rubber发热，从而导致扭力出现不稳定的现象。这些都极易引起组装扭力不良的问题。

　　②机（机械设备）的因素。塑胶Hinge在组装过程中，需用到一台气压机，将圆形Rubber装入到左右支架上，如气压机的设备参数选择不合理，治具的定位不准确，都会导致Rubber与左右支架配合不到位、装偏、装歪，从而最终引起扭力不良。扭力测试时，扭力计上下偏差过大，也会造成扭力测试不准确，从而表现不良。

　　③料的因素。塑胶Hinge的扭力主要是靠Rubber与鸭舌内壁摩擦产生的，所以来料如不合格，也会造成扭力不良。

　　④法的因素。组装生产时工艺流程不合理、产线排线不恰当、各工位操作员安排不当，均有可能导致最终扭力不良的产生。

　　⑤环境的因素。生产环境的空气湿度、温度，仓库的储存环境，这些都对塑胶具有一定的影响的，从而引起扭力不良。

　　4防止塑胶Hinge扭力不良的对策

　　要防止塑胶Hinge的扭力不良，必须采取种种措施，对可能引起的原因逐一进行实验、验证，不断地总结，从而最终找出问题的根源所在，以保证产线的顺利生产。针对上述塑胶Hinge扭力不良的原因，本文总结了如下应对不良的对策。

　　4.1针对可能是人的原因

　　针对人的原因主要表现在作业员操作不当，技术不熟练等方面，需特意挑选四个专门从事扭力测试工位的技术熟手，在没有UPH限制的情况下，分别完成100PCS塑胶Hinge单体的扭力测试，记录测试数据，并最终绘制出扭力曲线。随后将完成扭力测试的合格品进行LCD后盖组装，如在进行最终的成品检验时出现了大量的扭力不良，则可排除人的原因，判定人不是导致塑胶转轴扭力不良的原因。

　　需要注意的是，在上述验证过程中，工程人员需在旁监督及指导，以保证作业员的操作手法正确，测试摇摆速度适中。

　　4.2针对可能是机的原因

　　对气压设备进行检查，主要检查气压设备参数是否合理，治具定位是否准确。检查设备参数时，据经验先设定五组不同的参数（温度、气压力），分别进行压合实验，观察每组参数下圆形Rubber在左右支架上的平整度，粘合效果，以此得出最优的参数组合。

　　检查治具的定位是否准确一般采用红墨水试验法，即将红墨水涂在治具的上模上，下模装上产品，再进行压合实验。压合完成后再通过下模中产品上的红墨水痕迹来检查治具的定位是否准确。检查扭力测试仪时，需确保其扭力计读数上下偏差在39.2266N以内。

　　如上述三方面经试验验证均在合格范围内，刚可排除是机的原因。

　　4.3针对可能是料的原因

　　来料是在产线生产中需要重点管控的对象，一般出现不良时是需要首先考虑的因素。

　　对转轴的胶圈（Rubber）、左右支架、鸭舌支架的来料进行主要尺寸及重点管控尺寸的100%检测。将一批（各100pcs）全检合格的物料，按实际检测尺寸在基本尺寸至上偏差之间、基本尺寸、基本尺寸至下偏差之间的标准分成三组，随后进行分组组装。如经扭力测试工站检测合格的产品在最终的成品检验时每组都出现了大致相同概率的扭力不良，则可排除是由于物料尺寸的原因引起的。

　　胶圈（Rubber）的硬度值也是需要考量的因素之一，进行此试验验证时需沟通供应商进行打样，对高出设计要求5个单位、低于设计要求5个单位、硬度合格的胶圈（Rubber）各打样5pcs，再分别进行组装。如在最终成品测试时显示高出设计要求5个单位的产品扭力上涨；低于设计要求5个单位的产品，扭力调节不上去，无法达到设计要求，则可得出胶圈（Rubber）的硬度值设计合理，可排除硬度因素的影响。

　　4.4针对可能是法的因素

　　法的因素，主要考量组装工艺流程安排是否合理，为此需做的验证为48h扭力衰减实验。即可在上述来料尺寸验证的基础上进行，调整三组不同尺寸的Hinge组装品的螺丝，将其首次扭力调整到扭力规格的上限值上，随后每隔3h测试一次扭力并且记录数据，连续测试48h。测试完成后需对最终的测试数据进行分析。一般，会发现，Hinge在24h以内，扭力极不稳定，呈衰减趋势，在24h后，扭力衰减结束，趋向稳定。

　　为了进一步验证上述结论，需再次进行48h扭力衰减实验，这时需将生产了24h后的塑胶Hinge从新进行扭力测试。操作时也是先将其首次扭力调整到设计范围内，再每隔3h测试一次扭力并记录数据，连续测试48h。测试完成后再对最终数据进行分析。一般这时会发现，此48h之内的扭力均趋向稳定。

　　由以上48h扭力衰减实验可以最终得出结论，塑胶Hinge在扭力调整完成后，在24小时以内，扭力极不稳定，呈衰减趋势，在24h后，扭力才衰减结束，趋向稳定。针对此类问题应采取的对策为：需对塑胶Hinge的制程进行改善，即每批塑胶Hinge都要提前24h安排生产，即按正常生产流程将扭力调整到设计范围的Hinge单体半成品静止24h，24h后再次对Hinge单体进行扭力测试并调节到设计范围内，再进行安装到LCD后盖上的操作。具体生产流程如图2所示：

　　4.5针对是环的因素

　　将扭力趋向稳定的Hinge在模拟运输货柜温度及仓储环境下进行存放实验，再进行扭力测试，观察测试数据，如无明显变化，则表明环境对塑胶Hinge的影响不是很大，可以忽略。

　　5结语

　　本文通过鱼骨图分析法，分别从人、机、料、法、环五个方面出发分析了塑胶Hinge出现扭力不良可能存在的原因及应采取的对策。通过本文的分析，可以得出来的一点结论是：塑胶Hinge在完成扭力调整之后的24h以内，扭力极不稳定，呈衰减趋势，在24h之后，扭力衰减才结束，趋向稳定。

　　参考文献：

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