LDS鐳射旋轉夾具的應用

令磊

摘? 要：現代無人汽車、物聯網等新興科技的發展，使現代電子設備逐漸朝著集成化、功能化、低成本化以及輕薄短小化的方向發展，促進了電子產品制造業的升級和轉型。通過使用LDS鐳射旋轉夾具，可以保證順利有序地進行產品加工，切實保證施工質量。另外在控制的時候相對比較便捷和穩定，提升了加裝工件的牢固性和穩定性，實現準確定位。該文的主要目的是基于當前制造行業對于LDS鐳射旋轉夾具的應用現狀，分析其應用的相關問題。

關鍵詞：制造行業;LDS鐳射旋轉夾具;LDS技術

中圖分類號：TG75? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

為切實保證電子產品制造行業的有序生產，LDS鐳射旋轉夾具得到行業青睞。LDS鐳射旋轉夾具所包含的主體結構大體上可以分為夾具主體部分、壓塊料部分和氣缸部分。其中LDS鐳射旋轉夾具的主體所包含的部件有設備連接座，氣體流通道、定位凸塊、安裝座A和安裝座B。將連接件A和安裝座A相連。壓料塊需要在安裝座B上完成安裝，將氣缸連接件連接到壓料塊的下部。在制造工作中運用LDS鐳射旋轉夾具，可以很好地對加工工件進行定位，保證工件在制作的時候具有穩定性和牢固性，從而更加有序和便捷地完成控制工作[1-3]。

1 與LDS鐳射旋轉夾具相關的技術背景分析

1.1 LPKF-LDS技術

早在1997年，LPKF就已經開發出了一種基于激光制程的MID生產技術，這種制作三維模塑互連器件的技術是LPKF的發明專利，稱作LPKF-LDS技術。LDS是激光直接成型技術（Laser Direct Structuring）的縮寫，指利用激光直接把電路圖案轉移到模塑塑料件表面上，利用立體工件的三維表面形成電路互連結構。

1.2 LDS技術3D-MID主要工藝流程

1.2.1 注塑成型

以可激光活化的改性塑料為原料，采用普通的注塑成型設備、模具和技術注射出塑料本體[4]。

1.2.2 激光活化

用聚焦激光束投照塑料表面需要制作導電圖形的部位，活化、粗糙圖形部位表面[5]。

1.2.3 金屬鍍覆

用化學方法在被激光活化的圖形部位沉積上導電金屬，從而實現在三維塑料件上制造導電圖形，形成互連器件[6]。

這種技術可以降低互連結構的重量，減少占用的空間，設計開發活動可以利用全部的三維空間，利用空間中的任意空白表面，重新進行設計，實現在空間中的自由創新，LPKF-LDS技術提供了全新的可能性[7]。但是目前在具體的產品加工環節中，并沒有具有針對性的激光成型加工機床工裝夾具，在機床上只能使用一些小部件，難以實現裝夾定位。

2 LPKF-LDS技術的工業化制造設備

如果想要更好地利用LPKF-LDS技術，就必須應用工業化的制造設備，而LPKF Fusion 3D是激光成型模塑互連器件的最先進機型，是基于軟件系統的生產設備，只需簡單地變更電路設計文件就能改變電路圖案[8]。

在應用新的LDS鐳射旋轉夾具設備時，其主要目的是為了克服現有的技術弊端，從而提供一種結構相對較為簡單、裝夾較為穩定、定位較為精準的夾具設備。在應用LDS鐳射旋轉夾具時的技術方案如下[8]。

LDS鐳射旋轉夾具的結構總體上包含氣缸、壓力塊和夾具主體結構。在夾具主體結構中，設計安裝有與產品上面的通孔和開孔相符合的定位凸塊，在夾具的主體后端位置設計安裝設備連接座。在夾具的主體后端位置上設計安裝設備連接座。在夾具的左端位置設計安裝有安裝座A，同時將連接件A連接到安裝座A的左端位置。將安裝座B設計安裝在夾具的主體前端位置。壓料塊在其左端和右端2個插銷的位置安裝安裝座B。因為支架是在壓料的上部位置，所以安裝座C將會被安裝在壓料塊的下端位置。安裝座C上面安裝氣缸連接件，通過使用轉軸進行活動，從而完成該安裝工作。在夾具的主體位置上安裝設計氣體流道A，實現與氣缸之間的連通。在連接件A上面安裝設計氣體流道A，實現與氣體流道B相連通的目的，將外部起源和氣體流道B相連。

3 實現LPKF-LDS技術的工夾具

如果想要更好地應用LPKF-LDS技術，必須要設計出合理的工裝夾具，使產品適應LPKF Fusion 3D機床的生產，圖2中的A、B就是我們需要的工夾具，其中A為周轉小車，B為LDS鐳射旋轉夾具。

由于在Zeta項目中首次使用該技術，還沒有能夠適用于LPKF Fusion 3D機床的工夾具，因此在LDS工夾具方面的設計是空白的。

3.1 發明的目的

發明的目的是實現Zeta項目在LPKF Fusion 3D機床上的批量生產。

3.2 發明的技術方案

3.2.1 產品結構分析

由圖3可知，左邊和右邊的5與6框圖部分為待LDS加工的天線，在設計夾具時必須注意以下5個事項。1）定位時與天線相關的所有面必須進行讓位。2）夾具上必須有氣動夾緊裝置。3）夾緊時不能將天線部分壓住或遮住。4）夾緊裝置在機械手放料時不能與機械手相互碰撞。5） 產品在夾緊裝置松開時能夠自由掉落。

3.2.2 夾具設計分析

3.2.2.1 夾具——周轉小車

利用產品的外形進行定位，方便機械手取料，定位精度要求為±0.10 cm。

3.2.2.2 夾具——LDS鐳射旋轉夾具

利用產品兩邊的定位孔進行初定位，如圖3中的1、2兩處所示。利用產品上的2個方孔進行精定位，如圖3中的3、4兩處所示。

3.2.3 效果驗證

設計完成后的LDS鐳射旋轉夾具如圖4所示，將其安裝在LPKF Fusion 3D機床上進行效果驗證。

B夾具——LDS鐳射旋轉夾具在LPKF Fusion 3D機床上進行夾具穩定性驗證后發現，其穩定性較差。我們設計的LDS旋轉夾具還存在以下3個缺點。1）不能滿足Zeta項目的批量生產要求。2）夾具旋轉后，在進行第2個position時，產品出現松動，夾緊裝置未起到作用。3）產品加工完成后不能自由落料，即一次甩料無法完成落料。

3.2.4 優化改進

組織人員進行技術攻關，解決上述問題。對LDS鐳射旋轉夾具進行改進，其改進點有2個。1）將夾具的圓柱型定位柱改為圓錐形定位柱。2）將夾緊裝置的壓板由2個支腳改為3個支腳。改進后的LDS鐳射旋轉夾具如圖5所示。

3.2.5 再次驗證

經夾具穩定性驗證，改進后的LDS鐳射旋轉夾具完全滿足生產需求，能夠實現準確定位和自由落料。

3.2.6 發明的優點

LDS鐳射旋轉夾具有3個優點。1）能夠準確定位。2）能夠自由落料。3）自動氣動夾緊，可實現360°自由旋轉。

該發明對LDS技術來說十分重要，如果LPKF Fusion 3D機床沒有LDS鐳射旋轉夾具的輔助，那么就無法實現它強大的柔性批量生產功能。

4 結語

在探究和應用LDS鐳射旋轉夾具時，所有使用的部分零部件都是基于LPKF Fusion 3D機床進行批量生產的。LDS鐳射旋轉夾具在使用的過程中具有很好的優勢。在產品加工的過程中，運用LDS鐳射旋轉夾具，將產品放置在夾具中，壓料塊位于LDS鐳射旋轉夾具主體結構的中間位置，將會為產品讓出位置，實現對所有面的加工，這樣既可以實現順利加工的目的，又能夠實現質量提升的目標。在激光成型加工機床中應用LDS鐳射旋轉夾具，能夠實現被加工工件的360°無死角旋轉。通過對LDS鐳射旋轉夾具氣缸的動作進行控制，可以實現夾緊與放開工件的動作，提升控制工作的穩定性和便捷性。在壓料塊上安裝設置3個支腳，這樣一方面可以保證不會對工件的加工工位造成影響，另一方面也能夠保證在裝夾工件時提升牢固性和穩定性。在LDS鐳射旋轉夾具的主體位置上設計安裝通孔和開孔，與定位凸塊相結合，實現對加工工件的快速精準定位。當工件加工完成后，圓錐形定位柱將會自由落料。

參考文獻

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[8]閆俊科，郭紅.Zj114機組卷制超細煙支時煙槍的設計與研究[J].中國新技術新產品，2012（12）：3.