可变尺寸表贴线载具的研究
随着空空导弹内部电路板复杂程度的不断增加,采用以表贴形式封装的集成电路及电容电阻的数量也在不断增加,在满足批量生产的同时表贴生产线还需要满足临时性,试验性的小批量多种类电路板的生产任务,为了简化生产准备流程,缩短生产准备周期同时降低生产成本,本文提出了一种可变尺寸的表贴产线载具工装,可以满足不同形状,不同尺寸的电路板表贴生产需求。通过调整载具框架上的夹具位置及夹具尺寸可以满足不同形状尺寸电路板的传送及夹持需求,这样一来就不必再为每种新电路板单独设计载具,可以极大提升生产准备效率,降低生产成本。
1 背景及现状
表面贴装技术作为新一代装联技术仅有40年的历史,但却已走完了从诞生、完善直到成熟的过程,已进入大范围工业应用的时期。表面贴装生产的核心是利用贴片机将片式元器件准确的贴放至已印好焊锡膏的PCB表面相应位置上。相比传统穿孔元器件,表贴元器件所占面积和重量都大为减小,这可使电子产品体积缩小约60%,重量减轻约75%。除此之外表贴技术还有可靠性高,高频特性好、成本低、便于自动化生产等特点。
随着电子技术的不断发展,空空导弹的内部电路结构复杂程度急剧增加,而空空导弹对于整体尺寸和重量又有着严格的要求。所以其电路板要在外形尺寸极其有限的情况下完成布局布线,这就导致了在电路板边缘也会存在元器件和印制线,无法制作工艺边,在进行表贴线生产时就需要载具传送。
因空空导弹内部结构要求,其电路板中有很多异形板,这就导致了需针对每种电路板单独设计专用的载具,而每一种电路板要进行流动生产又需要多套载具,这就导致生产现场的载具种类以及数量非常繁多,大大增加了载具的管理难度。
为了满足空空导弹的研制要求,需要不断地实验性生产,调整改进,再生产,再改进,直至最终定型。并且在已定型基础上的改进型也需要进行不断地调整和修改,所以表贴生产线需要既满足规模性的批量生产也要满足少量多样试验性电路板的生产需求。目前需要表贴线生产的电路板都需要申请加工相应的专用载具,极大地延长了生产准备周期,增加了生产成本。为了提升生产效率,缩短生产准备周期,本文设计了一种可变尺寸载具来传送不同形状尺寸的电路板。
2 载具设计
2.1 框架设计
在表贴线生产传送过程中均采用的是传送带形式,载具相对的两侧卡在传送带上。现场调查了目前在产的电路板尺寸后又综合了锡膏漏印机、锡膏喷印机、锡膏厚度检查仪、贴片机、回流焊炉、波峰焊炉等表贴产线设备可接受PCB最大尺寸后决定载具框架的宽度设计为400mm,载具框架长度设计为500mm,这样可以满足目前绝大多数电路板的表贴生产需求,并且在每次更换产品时不再需要修改整条产线的传送带宽度。为了使两面贴装电路板在第二次贴装时器件不与载具干涉,载具框架采用了底部镂空设计,只保留四边支撑。框架进入表贴机后在同一位置被两侧传送带上的卡扣固定,根据固定效果的不同框架设计为边角为直角的矩形,如图1所示。
图1 载具框架整体图
2.2 载具所需夹具设计
载具配套的夹具既要能够稳定固定电路板,又不能压力过大破坏电路板的共面性,还要具有较大的可调节范围。本文提出了两种设计方案。
(1)条形夹具
条形夹具长边一侧有平台可以承托电路板,平台宽度设计为3mm,在二次贴装时避免与已贴装器件干涉。长边另外一侧有挖空的槽用来和框架连接,通过夹具沿槽的方向移动和螺钉的紧固来调整和固定夹具,细节如图2(a)(b)所示。
在固定有圆弧边的电路板时可以将条形夹具承托平台切削出一个圆弧形平台,这样可以更好的贴合电路板,使电路板更加稳固。
在承载其他异形电路板时可调整夹具位置及数量,做到至少有三处能够被承托,这样就可以稳定固定电路板,但是传送带搭接侧空间限制,夹具放置不能超出框架的搭接侧。
(2)滑块夹具
在使用条状夹具固定电路板时,调整好夹具数量及位置后需固定螺母再拧紧螺钉,每次操作较为繁琐,且每块电路板在载具上的位置一致性较差,不利于贴片机的工作。在原有条状夹具的基础上设计出了滑块夹具,其整体如图3(a)(b)所示。
可以看出夹具由一根滑杆和三个滑块组成,其中一个滑块固定在可平行移动的滑杆上,其余两个滑块固定在边框上,每次调整只需移动一根滑杆后再调整三个滑块的位置即可。调整后只需拧紧螺钉,大大简化了操作步骤。
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