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自动焊接技术解决云母电容器手工焊接的技术方案

    更新时间:2018-04-11 11:51:55 

摘 要 从云母电容器手工焊接技术存在的缺点入手,结合焊接工艺的用户需求,提出采用机械设备实现自动焊接的技术方案。设备的主要机构包括:振动上料机构、产品抓入机械手、转盘机构、涂助焊剂机构、自动焊接机构、引线成型机构、成品输出机构等部分,从技术理论上提出解决云母电容器手工焊接工艺缺陷的方案。

【关键词】技术方案 自动 焊接

焊接作为现代先进制造技术的关键技术,受到各行各业的关注并逐步集成到产品的主寿命过程中,即从设计开发、工艺制订、制造生产到运行服役、失效分析、维护和再循环等产品的各个阶段。焊接作为电子产品制造的重要环节之一,如果没有相应的工艺质量保证,任何一个设计精良的电子产品都难以达到设计要求。然而,我国目前还有许多元器件制造工艺采用手工操作,手工焊接被广泛使用,但是手工操作中由于人为因素的影响,会给元器件的质量带来许多隐患因素,大大降低了元器件的使用寿命。文章通过对云母电容器手工焊接工艺存在的缺点进行分析,提出了采用机械设备实现自动焊接代替手工操作,提高产品的可靠性。

1 云母电容器手工焊接的缺点

云母电容器的焊接工艺主要采用手工电烙铁焊接,焊接时将引线端头及芯组沾上焊锡后,用镊子加持引线进行焊接。这种焊接方式对员工熟练成度要求较高,操作者的责任心直接影响焊接的质量。并且随着用户对产品要求所有工艺点量化、细化,而且从SPC和PID层面要加以控制和管理。手工焊接从根本上满足不了用户的要求。手工焊接主要的缺点如下:

(1)操作者的责任心无法控制;

(2)引线与电容体的垂直度难以控制;

(3)引线焊接位置、长短等一致性差;

(4)易出现漏焊、虚焊、焊点氧化及焊接残留等现象;

(5)工艺过程的一些参数无法量化控制;

(6)焊接时助焊剂及焊锡挥发的烟雾对环境及人体有一定影响。

以上这些工艺缺点无法保证焊点的一致性和可靠性。

2 解决云母电容器手工焊接的方案

2.1 解决方案

采用变频方式控制振动频率,使产品平稳上料。转盘机构控制产品定位精度,X/Y/Z三向夹持机构保证引线的垂直度及焊接精度。设备由振动上料机构、产品抓入机械手、转盘机构、涂助焊剂机构、自动焊接机构、引线成型机构、成品输出机构等部分组成。转盘组件由分割器、调速电机、夹持组件、位置检测光纤等组成。夹持组件用于产品在转盘上的精确定位。电机连接分割器的旋转轴带动转盘进行旋转。云母电容芯组通过振动送料器输送到传送带上,再由传送带移动到抓取位置。当检测到产品到位后气动手指夹持产品并将产品放入转盘上的工装内,产品到位后,在焊接引线之前在焊接位置进行助焊剂涂敷。转盘转动到下一工位进行引线焊接。产品焊接完成后,转盘将产品移动到出料位置,气缸将产品从夹具上卸料放置在传送带上送出。

2.2 自动上料机构

2.2.1 振动上料机构

振动上料机构由振动料盘及传送带、调速电机等部分组成。云母電容通过振动送料器输送到传送带上,再由传送带移动到抓取位置。采用变频方式控制振动频率,使产品平稳上料。

2.2.2 产品抓入机构

产品抓入机构由气动手指、滑台气缸、检测等部分组成。当检测到产品到位后气动手指夹持产品并将产品放入转盘上的工装内。

2.3 焊接机构

2.3.1 转盘组件

转盘组件由分割器、调速电机、夹持组件、位置检测光纤等组成。夹持组件用于产品在转盘上的精确定位。电机连接分割器的旋转轴带动转盘进行旋转。分割器具有定位精度高、运转平稳、传动扭力大、高速性能好等特点,分度精度在±0.01°。

2.3.2 涂助焊剂机构

涂助焊剂机构由滑台气缸、助焊剂涂敷系统、精密胶量控制器等机构组成。产品到位后,在焊接引线之前在焊接位置进行助焊剂涂敷。精密胶阀相应时间为5ms可以精确控制涂敷胶量,采用柔性针头,涂敷时不损伤产品表面。

2.3.3 自动焊接机构

自动焊接机构由三个电缸、焊接烙铁等组成。由三个电缸组成X/Y/Z方向的三坐标机械手,可以在任意方向调节烙铁角度、焊接位置等。采用烙铁头自动对位方式,设备自动进行位置校正。使烙铁头保持温度恒定,提高焊接质量。

2.4 引线成型机构

引线成型机构由引线送料、校直、裁断、成型等部分组成。设备根据设定的长度自动将引线裁断,通过模具将引线制成需要的形状,同时将引线送到焊接位置进行焊接。

2.5 成品输出机构

成品输出机构由滑台气缸、输出传送带、调速电机等部分组成。

产品焊接完成后,转盘将产品移动到出料位置,气缸将产品从夹具上卸料放置在传送带上送出。

2.6 电气控制系统

电气控制系统由可编程控制器、HMI人机交互系统、控制元件、检测等组成。

可编程控制器:负责程序的执行,通过接收指令控制设备的动作;

HMI人机交互系统:包含触摸屏,员工可以通过触摸屏控制设备的运行、停止,查看设备运行状态、测量数据等;

控制元件:包括接触器、控制继电器、按钮、报警装置;

检测:检测设备各机构、部件的位置。

2.7 自动焊接设备的技术特点

(1)PLC控制,实现快速升温、快速冷却,温度准确控制。

(2)彩色触摸屏显示输入,中文菜单,所有参数设置浏览简洁直观。

(3)采用高精度、高稳定性水平送料系统,确保平稳送料。

(4)完善系统调试、自动检测故障及报警功能。

(5)全自动方式,产品由自动上料机构上料、工作位置定位采用分割器,重复定位精度0.01mm。

3 结论

目前随着中国制造2025的提出,手工制造将逐渐将退出历史的舞台,自动焊接设备的技术从理论上解决了手工焊接中人为因素的影响,提高了生产效率,但是设备制作完成后与云母电容器工艺的结合还需要我们做大量的调试和匹配工作,只有设备的参数真正达到与工艺的高度融合,才能保证云母电容器焊点的质量一致性和可靠性。

参考文献

[1]曾金传.焊接质量管理与检验[M].机械工业出版社,2008(11).

[2]王卫平.电子产品制造技术[M].清华大学出版社,2005(01).

作者简介

杨璐(1974-)女,陕西省凤翔县人。大学本科学历。工程师。主要研究方向为电子元器件设计开发。

作者单位

陕西华茂电子科技有限责任公司 陕西省西安市 710065

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