一種機(jī)械式錫膏泵送裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

左大利，李笑勉，張偉文

（東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，廣東 東莞523808）

一種機(jī)械式錫膏泵送裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

左大利，李笑勉，張偉文

（東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，廣東 東莞523808）

錫膏泵送裝置是選擇性波峰焊的關(guān)鍵部件。在傳統(tǒng)的機(jī)械式錫膏泵送裝置的基礎(chǔ)上，將錫鍋組件和錫泵組件等核心部件設(shè)計(jì)成全封閉式結(jié)構(gòu)，而且在錫液噴嘴處添加氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置，避免了錫液與空氣的接觸，大大降低了焊渣等焊接垃圾的產(chǎn)生量，提高了焊接質(zhì)量，既節(jié)能又環(huán)保。

機(jī)械式；錫膏；泵送裝置；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

選擇性波峰焊是Printed Circuit Board（PCB）焊接的常用工藝[1]，而錫膏泵送裝置即波峰發(fā)生器又是選擇性波峰焊設(shè)備的核心部件[2]。傳統(tǒng)的錫膏泵送裝置是敞開式的，而且早期是靠機(jī)械泵葉輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的推力來(lái)輸送錫液的，葉輪容易磨損，葉輪的攪動(dòng)使錫液面不穩(wěn)定，與空氣接觸面增大，容易導(dǎo)致錫液氧化，增加焊渣等問(wèn)題[3]。為此，電磁泵應(yīng)運(yùn)而生[4]。但是電磁泵雖能解決葉輪磨損及錫液氧化等問(wèn)題，可發(fā)展時(shí)間較短，又受到到結(jié)構(gòu)上的限制，存在波峰不穩(wěn)定，對(duì)電極要求苛刻，機(jī)械效率低等發(fā)展瓶頸，因此，機(jī)械式錫膏泵送裝置因其機(jī)械效率高仍被大量使用[2，3]。由此可見，機(jī)械式和電磁式錫膏泵送裝置在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)必將共存。本文設(shè)計(jì)了一種全封閉式的機(jī)械式錫膏泵送裝置，既克服了傳統(tǒng)敞開式機(jī)械式錫膏泵送裝置的不足，又保障了焊接效率。

1 功能需求分析

從固態(tài)錫料的幾個(gè)關(guān)鍵狀態(tài)變化到實(shí)現(xiàn)焊接的工作流程如圖1所示。

圖1 焊接的主要工作過(guò)程

由圖1可知，機(jī)械式錫膏泵送裝置應(yīng)主要包含以下幾個(gè)部分：

（1）加熱組件：將錫料加熱至熔化。

（2）錫鍋組件：錫料熔化及錫液盛裝的容器。

（3）錫泵組件：由電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)使驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)葉輪的旋轉(zhuǎn)將錫液從錫鍋泵送進(jìn)導(dǎo)流槽并繼續(xù)推送至波峰焊噴嘴處，形成波峰，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)焊接功能。主要包含電機(jī)、機(jī)械泵、導(dǎo)流槽、波峰焊噴嘴等部分。

（4）溫控裝置：實(shí)時(shí)檢測(cè)錫鍋內(nèi)錫液的溫度并自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱組件保持錫鍋內(nèi)恒溫。

（5）氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置：將錫峰與空氣隔離，保護(hù)從波峰焊噴嘴出來(lái)的錫液不被氧化。

除此之外，還應(yīng)有固定安裝架組件，用以支撐整個(gè)錫膏泵送裝置的定位和安裝。還可以在外殼密封板與錫鍋之間加裝隔熱棉等隔熱材料，既可以防止熱量流失，又可以防止?fàn)C傷。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

據(jù)上述功能需求分析，設(shè)計(jì)的機(jī)械式錫膏泵送裝置如圖2所示。

圖2 機(jī)械式錫膏泵送裝置外觀圖

其裝配關(guān)系如圖3所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示。

其中錫泵組件（圖3中Ⅳ，圖4中Ⅴ）如圖5所示。

圖5 錫泵組件

工作原理簡(jiǎn)述如下：

（1）將錫料置于鍋體容置腔（圖3中4，圖4中3）中，電加熱管（圖3中2，圖 4中17）通電發(fā)熱，并通過(guò)上、下端金屬卡持板（圖 3中 3、1，圖 4中 2、1）將熱量均勻擴(kuò)散至錫鍋鍋體（圖3中14，圖4中16）底部，將置于鍋體容置腔中的錫料加熱融化至設(shè)定溫度。

（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)（圖 3中12，圖4中 14）轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸（圖4中11）帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)葉輪（圖3中11，圖4中10，圖5中5）旋轉(zhuǎn)，將鍋體容置腔中的錫液通過(guò)進(jìn)錫液孔（圖4中15）泵送至錫泵殼體底座（圖5中6）中的導(dǎo)流槽（圖5中3）中。

（3）錫液在驅(qū)動(dòng)葉輪持續(xù)泵送的壓力作用下，經(jīng)出錫液孔（圖4中6），在氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置（圖3中9，圖4中8）的保護(hù)下，由噴嘴（圖3中8，圖 4中 7，圖 5中2）噴出確定高度，形成波峰。

（4）插裝了電子元件的PCB在流水式生產(chǎn)線上由傳送帶輸送經(jīng)過(guò)錫液波峰時(shí)，以一定的浸入深度穿過(guò)錫液波峰實(shí)現(xiàn)焊接，完畢后，流入下一道工序設(shè)備。

3 結(jié)束語(yǔ)

選擇性波峰焊機(jī)的錫膏泵送裝置目前主要有兩種結(jié)構(gòu)：一是機(jī)械泵式，二是電磁泵式，而且各有優(yōu)缺點(diǎn)。因此機(jī)械泵式和電磁泵式錫膏泵送裝置將在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)共存。本文所設(shè)計(jì)的一種機(jī)械式錫膏泵送裝置主要有以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1）密封板和錫鍋鍋體之間可以加裝隔熱棉等隔熱材料進(jìn)行保溫隔熱，既可以防止?fàn)C傷，又可以減少散熱，節(jié)能效果好。

（2）錫鍋組件和錫泵組件等核心部件均采用封閉式設(shè)計(jì)，避免了錫液與空氣的直接接觸，大幅度減少了焊渣等焊接垃圾的形成，既節(jié)能環(huán)保，又提高了焊接質(zhì)量。

[1]韓 彬，史建衛(wèi)，檀振東，等.選擇性波峰焊技術(shù)在SMT中的應(yīng)用[J].電子工業(yè)專用設(shè)備，2014，（8）：35-41.

[2]張啟運(yùn)，莊鴻壽.釬焊手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[3]曹 捷，張國(guó)琦，麻樹波，等.機(jī)械泵與感應(yīng)電磁泵波峰焊機(jī)的比較與分析[J].電子工藝技術(shù)，2007，28（5）：268-272.

[4]張金光.三相異步感應(yīng)式電磁泵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2008.

One Type Structure Design of Mechanical Solder Paste Pumping Device

ZUO Da-li，LI Xiao-mian，ZHANG Wei-wen
（Dongguan Polytechnic，Department of Electromechanical Engineering，Dongguan Guangdong 523808，China）

The solder paste pumping device is the key component of selective wave soldering.Based on the traditional mechanical solder paste pumping device，the core components of the tin pot assembly and the tin pump assembly are designed to a closed structure，and a nitrogen protection device is added at the nozzle of the tin liquid.Then，the tin liquid can’t contact with the air because of them.Result，it improves the welding quality，and it is both energy saving and environmental protection.

mechanical；solder paste；pumping device；structural design

TH122

A

1672-545X（2017）08-0057-03

2017-05-22

東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院示范建設(shè)專項(xiàng)資金資助：東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院2016年政校行企合作開展科研與服務(wù)項(xiàng)目“在線式選擇性波峰焊機(jī)研發(fā)（編號(hào)：政201604）”

左大利（1982-），男，湖北人，碩士，講師，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)與制造研究；李笑勉（1978-），男，廣西人，碩士，講師，主要從事數(shù)控技術(shù)研究；張偉文（1977-），男，廣東人，博士，講師，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)及仿真研究。