自動焊接技術解決云母電容器手工焊接的技術方案

摘 要 從云母電容器手工焊接技術存在的缺點入手，結(jié)合焊接工藝的用戶需求，提出采用機械設備實現(xiàn)自動焊接的技術方案。設備的主要機構包括：振動上料機構、產(chǎn)品抓入機械手、轉(zhuǎn)盤機構、涂助焊劑機構、自動焊接機構、引線成型機構、成品輸出機構等部分，從技術理論上提出解決云母電容器手工焊接工藝缺陷的方案。

【關鍵詞】技術方案 自動 焊接

焊接作為現(xiàn)代先進制造技術的關鍵技術，受到各行各業(yè)的關注并逐步集成到產(chǎn)品的主壽命過程中，即從設計開發(fā)、工藝制訂、制造生產(chǎn)到運行服役、失效分析、維護和再循環(huán)等產(chǎn)品的各個階段。焊接作為電子產(chǎn)品制造的重要環(huán)節(jié)之一，如果沒有相應的工藝質(zhì)量保證，任何一個設計精良的電子產(chǎn)品都難以達到設計要求。然而，我國目前還有許多元器件制造工藝采用手工操作，手工焊接被廣泛使用，但是手工操作中由于人為因素的影響，會給元器件的質(zhì)量帶來許多隱患因素，大大降低了元器件的使用壽命。文章通過對云母電容器手工焊接工藝存在的缺點進行分析，提出了采用機械設備實現(xiàn)自動焊接代替手工操作，提高產(chǎn)品的可靠性。

1 云母電容器手工焊接的缺點

云母電容器的焊接工藝主要采用手工電烙鐵焊接，焊接時將引線端頭及芯組沾上焊錫后，用鑷子加持引線進行焊接。這種焊接方式對員工熟練成度要求較高，操作者的責任心直接影響焊接的質(zhì)量。并且隨著用戶對產(chǎn)品要求所有工藝點量化、細化，而且從SPC和PID層面要加以控制和管理。手工焊接從根本上滿足不了用戶的要求。手工焊接主要的缺點如下：

（1）操作者的責任心無法控制；

（2）引線與電容體的垂直度難以控制；

（3）引線焊接位置、長短等一致性差；

（4）易出現(xiàn)漏焊、虛焊、焊點氧化及焊接殘留等現(xiàn)象；

（5）工藝過程的一些參數(shù)無法量化控制；

（6）焊接時助焊劑及焊錫揮發(fā)的煙霧對環(huán)境及人體有一定影響。

以上這些工藝缺點無法保證焊點的一致性和可靠性。

2 解決云母電容器手工焊接的方案

2.1 解決方案

采用變頻方式控制振動頻率，使產(chǎn)品平穩(wěn)上料。轉(zhuǎn)盤機構控制產(chǎn)品定位精度，X/Y/Z三向夾持機構保證引線的垂直度及焊接精度。設備由振動上料機構、產(chǎn)品抓入機械手、轉(zhuǎn)盤機構、涂助焊劑機構、自動焊接機構、引線成型機構、成品輸出機構等部分組成。轉(zhuǎn)盤組件由分割器、調(diào)速電機、夾持組件、位置檢測光纖等組成。夾持組件用于產(chǎn)品在轉(zhuǎn)盤上的精確定位。電機連接分割器的旋轉(zhuǎn)軸帶動轉(zhuǎn)盤進行旋轉(zhuǎn)。云母電容芯組通過振動送料器輸送到傳送帶上，再由傳送帶移動到抓取位置。當檢測到產(chǎn)品到位后氣動手指夾持產(chǎn)品并將產(chǎn)品放入轉(zhuǎn)盤上的工裝內(nèi)，產(chǎn)品到位后，在焊接引線之前在焊接位置進行助焊劑涂敷。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動到下一工位進行引線焊接。產(chǎn)品焊接完成后，轉(zhuǎn)盤將產(chǎn)品移動到出料位置，氣缸將產(chǎn)品從夾具上卸料放置在傳送帶上送出。

2.2 自動上料機構

2.2.1 振動上料機構

振動上料機構由振動料盤及傳送帶、調(diào)速電機等部分組成。云母電容通過振動送料器輸送到傳送帶上，再由傳送帶移動到抓取位置。采用變頻方式控制振動頻率，使產(chǎn)品平穩(wěn)上料。

2.2.2 產(chǎn)品抓入機構

產(chǎn)品抓入機構由氣動手指、滑臺氣缸、檢測等部分組成。當檢測到產(chǎn)品到位后氣動手指夾持產(chǎn)品并將產(chǎn)品放入轉(zhuǎn)盤上的工裝內(nèi)。

2.3 焊接機構

2.3.1 轉(zhuǎn)盤組件

轉(zhuǎn)盤組件由分割器、調(diào)速電機、夾持組件、位置檢測光纖等組成。夾持組件用于產(chǎn)品在轉(zhuǎn)盤上的精確定位。電機連接分割器的旋轉(zhuǎn)軸帶動轉(zhuǎn)盤進行旋轉(zhuǎn)。分割器具有定位精度高、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、傳動扭力大、高速性能好等特點，分度精度在±0.01°。

2.3.2 涂助焊劑機構

涂助焊劑機構由滑臺氣缸、助焊劑涂敷系統(tǒng)、精密膠量控制器等機構組成。產(chǎn)品到位后，在焊接引線之前在焊接位置進行助焊劑涂敷。精密膠閥相應時間為5ms可以精確控制涂敷膠量，采用柔性針頭，涂敷時不損傷產(chǎn)品表面。

2.3.3 自動焊接機構

自動焊接機構由三個電缸、焊接烙鐵等組成。由三個電缸組成X/Y/Z方向的三坐標機械手，可以在任意方向調(diào)節(jié)烙鐵角度、焊接位置等。采用烙鐵頭自動對位方式，設備自動進行位置校正。使烙鐵頭保持溫度恒定，提高焊接質(zhì)量。

2.4 引線成型機構

引線成型機構由引線送料、校直、裁斷、成型等部分組成。設備根據(jù)設定的長度自動將引線裁斷，通過模具將引線制成需要的形狀，同時將引線送到焊接位置進行焊接。

2.5 成品輸出機構

成品輸出機構由滑臺氣缸、輸出傳送帶、調(diào)速電機等部分組成。

產(chǎn)品焊接完成后，轉(zhuǎn)盤將產(chǎn)品移動到出料位置，氣缸將產(chǎn)品從夾具上卸料放置在傳送帶上送出。

2.6 電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)由可編程控制器、HMI人機交互系統(tǒng)、控制元件、檢測等組成。

可編程控制器：負責程序的執(zhí)行，通過接收指令控制設備的動作；

HMI人機交互系統(tǒng)：包含觸摸屏，員工可以通過觸摸屏控制設備的運行、停止，查看設備運行狀態(tài)、測量數(shù)據(jù)等；

控制元件：包括接觸器、控制繼電器、按鈕、報警裝置；

檢測：檢測設備各機構、部件的位置。

2.7 自動焊接設備的技術特點

（1）PLC控制，實現(xiàn)快速升溫、快速冷卻，溫度準確控制。

（2）彩色觸摸屏顯示輸入，中文菜單，所有參數(shù)設置瀏覽簡潔直觀。

（3）采用高精度、高穩(wěn)定性水平送料系統(tǒng)，確保平穩(wěn)送料。

（4）完善系統(tǒng)調(diào)試、自動檢測故障及報警功能。

（5）全自動方式，產(chǎn)品由自動上料機構上料、工作位置定位采用分割器，重復定位精度0.01mm。

3 結(jié)論

目前隨著中國制造2025的提出，手工制造將逐漸將退出歷史的舞臺，自動焊接設備的技術從理論上解決了手工焊接中人為因素的影響，提高了生產(chǎn)效率，但是設備制作完成后與云母電容器工藝的結(jié)合還需要我們做大量的調(diào)試和匹配工作，只有設備的參數(shù)真正達到與工藝的高度融合，才能保證云母電容器焊點的質(zhì)量一致性和可靠性。

參考文獻

[1]曾金傳.焊接質(zhì)量管理與檢驗[M].機械工業(yè)出版社，2008（11）.

[2]王衛(wèi)平.電子產(chǎn)品制造技術[M].清華大學出版社，2005（01）.

作者簡介

楊璐（1974-）女，陜西省鳳翔縣人。大學本科學歷。工程師。主要研究方向為電子元器件設計開發(fā)。

作者單位

陜西華茂電子科技有限責任公司 陜西省西安市 710065