ST-200模造機(jī)的技術(shù)改造

張偉剛 夏琦

摘 要：我公司是全國最大SMD－LED專業(yè)生產(chǎn)基地之一，年生產(chǎn)的各種LED燈達(dá)到3.6億只左右，單位現(xiàn)使用的壓模封裝加工采用單模生產(chǎn)，不但造成工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且隨著公司的生產(chǎn)規(guī)模不斷的擴(kuò)大，造成了生產(chǎn)產(chǎn)能的嚴(yán)重不足，生產(chǎn)效率低下等問題，通過分析原因和探索，最后，采用兩模、不同型號的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)同時(shí)生產(chǎn)，對Chase進(jìn)行改裝、增加真空系統(tǒng)并對PLC控制系統(tǒng)重新進(jìn)行編寫等措施后，不但實(shí)現(xiàn)了大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)，同時(shí)降低勞動(dòng)強(qiáng)度及大幅度的提升了生產(chǎn)效率，降低了單件產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提升了公司的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：模具改造；真空系統(tǒng)；PLC控制系統(tǒng)

引言

隨著科技的發(fā)展，自動(dòng)化程度的提高，人工成本的上升，大幅度提高生產(chǎn)效益顯得越來越來重要。

而我公司是生產(chǎn)SMD－LED燈的專業(yè)廠家，年生產(chǎn)的各種LED燈達(dá)到3.6億只左右，而每一只燈都需要有各種膠餅進(jìn)行封膠作業(yè)，而此工序現(xiàn)由一人操作一臺。試想一下比如一個(gè)工人一天工作八個(gè)小時(shí)，每生產(chǎn)一模的時(shí)間為10分鐘，一刻不停的作業(yè)可以生產(chǎn)48模，每個(gè)月可完成1000模左右的生產(chǎn)量。而采用同型號兩?；虿煌吞杻赡．a(chǎn)品同時(shí)生產(chǎn)，則相當(dāng)于每生產(chǎn)一模的時(shí)間就可以變?yōu)?分鐘左右，每個(gè)月就可完成2000模左右的生產(chǎn)量。不但使產(chǎn)量提升了一倍左右，而且相當(dāng)于1個(gè)工人完成了2個(gè)工人同時(shí)干一個(gè)月的工作量。而增加真空泵系統(tǒng)和對模具進(jìn)行改造的成本大概在22000元左右，使用壽命一般在10年以上，僅此一項(xiàng)就減少了人員工資方面的成本。而且它可以提高公司整體的生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本和管理成本。

第一章 ST-200 模造機(jī)的現(xiàn)狀與分析

1.1問題的提出

由于模造機(jī)適合于產(chǎn)品單一、批量大的生產(chǎn)，且操作相對比較簡單，而隨著公司銷售規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對產(chǎn)線的生產(chǎn)要求也越來越高，而生產(chǎn)設(shè)備又不可能馬上都能到位，并且設(shè)備的投入成本又相當(dāng)?shù)拇?而模造機(jī)的改造對產(chǎn)量的提升又是最快的。為此，大幅度提升模造機(jī)生產(chǎn)效益的技術(shù)改造被列為設(shè)備部的重點(diǎn)工作。

1.2原因與分析

要解決問題，首先要了解設(shè)備的特性，為什么原廠出廠時(shí)建議為一模兩片生產(chǎn)，而不允許一模四片生產(chǎn)或兩種不同型號的四片產(chǎn)品同時(shí)生產(chǎn)呢？主要是因?yàn)槲宜井a(chǎn)品在壓模時(shí)的生產(chǎn)工藝較難掌控，造成在生產(chǎn)過程中產(chǎn)品很容易出現(xiàn)氣泡、填充不足、溢膠等大批量的不良品;根據(jù)我們的觀察，如果想要大幅度的提升生產(chǎn)效率，關(guān)鍵是首先要降低壓模時(shí)產(chǎn)品出現(xiàn)氣泡、填充不足、溢膠等不良產(chǎn)品的比例,而要解決生產(chǎn)工藝上存在的困難，最好的辦法就是對模造機(jī)進(jìn)行改造，增加模造機(jī)的抽真空系統(tǒng)和對模具進(jìn)行改裝；經(jīng)查找相關(guān)的資料和原廠進(jìn)行技術(shù)資詢，決定從以上方面著手對設(shè)備進(jìn)行改造。

第二章確定改造方案及實(shí)施

根據(jù)我司的實(shí)現(xiàn)情況，對模具的改造相對比較簡單，只需對下模穴進(jìn)行改造并購買一些不同厚度的硅鋼片即可，但真空源系統(tǒng)及相關(guān)控制系統(tǒng)的配件購買就比較困難，經(jīng)過考察，查閱相關(guān)資料，針對我公司的產(chǎn)品要求，找到了合適我司產(chǎn)品用的抽真空系統(tǒng)和相關(guān)電氣控制系統(tǒng)，并對PLC控制進(jìn)行重新改動(dòng)，從而不但達(dá)到了生產(chǎn)效率的大幅度提升，而且又提升了產(chǎn)品的品質(zhì)提高。

2.1 旋片式真空泵的結(jié)構(gòu)和工作原理及特點(diǎn)

2.1.1旋片式真空泵的工作原理說明

旋片式真空泵主要由定子、轉(zhuǎn)子旋片、定蓋、彈簧等零件組成。其結(jié)構(gòu)是利用偏心地裝在定子腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子的外圓與定子的內(nèi)表面相切兩者之間的間隙非常?。┖娃D(zhuǎn)子槽內(nèi)滑動(dòng)的借助彈簧張力和離心力緊貼在定子內(nèi)壁的兩塊旋片，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，始終沿定子的內(nèi)壁滑動(dòng),不斷地進(jìn)行著吸氣、壓縮、排氣過程，從而達(dá)到連續(xù)抽氣的目的。 2.1.2旋片式真空泵的特點(diǎn)1.體積小、重量輕、噪音低。2.在環(huán)境溫度5℃～40℃范圍內(nèi)，進(jìn)氣口壓強(qiáng)小于1.3X103帕的條件下允許長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。3.設(shè)有自動(dòng)防返油止回閥，啟動(dòng)方便。

2.2 方案的實(shí)施

根據(jù)產(chǎn)品工藝的要求,共同探討如何來實(shí)現(xiàn)二片生產(chǎn)變?yōu)樗钠a(chǎn)、或者兩種規(guī)格各二片同時(shí)生產(chǎn)，同時(shí)必須要滿足生產(chǎn)工藝的要求，經(jīng)過多次的爭論和反復(fù)研究,終于達(dá)成了一致意見。在保證、提升產(chǎn)品品質(zhì)的前提來進(jìn)一步提升產(chǎn)能，針對如何保證、提升產(chǎn)品的品質(zhì)，對設(shè)備進(jìn)行了以下改動(dòng)，主要增加了抽真空系統(tǒng)和對模具進(jìn)行改造，具體的實(shí)施過程如下：生產(chǎn)時(shí)操作工先把焊過線的半成品PCB板置于專用料架盤上，PCB板正面必須朝下，以防止碰倒已焊過的金線;并且PCB板上之缺口必須相對，以保證PCB板能順利的放入CHASE內(nèi)；再用專用攜料架將PCB板放置于模具上，并確認(rèn)PCB板與CHASE的定位OK后進(jìn)行合模，用夾子取出已預(yù)熱好的膠餅放至轉(zhuǎn)進(jìn)軸孔，按下轉(zhuǎn)進(jìn)鍵，轉(zhuǎn)進(jìn)擠膠桿將預(yù)熱好的膠餅擠入模穴中的CHASE上；在合模、轉(zhuǎn)進(jìn)動(dòng)作條件都滿足的同時(shí)，使真空泵系統(tǒng)的電磁閥會自動(dòng)得電工作；由于上模部分的模穴、CHASE是固定不動(dòng)的，所以在上模的模穴上左右增加安裝兩根抽氣用的銅管，兩根銅管再通過三通接頭后，把總氣管再接至真空電磁閥一端，把真空電磁閥的另一端再接至真空儲氣罐，由于真空儲氣罐通過管路與真空泵的吸氣腔始終是聯(lián)在一起的，只要在PLC控制系統(tǒng)中增加真空泵的控制電路后，就可以實(shí)現(xiàn)對真空泵的單獨(dú)控制，當(dāng)真空泵工作時(shí)，真空儲氣罐馬止就變?yōu)樨?fù)壓，所以只要通過控制真空電磁閥的開啟與停止，就能實(shí)現(xiàn)在壓模時(shí)使模腔內(nèi)的氣壓為負(fù)壓的要求，當(dāng)真空電磁閥通電時(shí)，為增加模腔內(nèi)抽真空的效果，需要增加合模時(shí)模腔的密封性，同時(shí)對下模的模腔的四周進(jìn)行改造，把模腔的四周從原先的平口型改為在凹槽型，并在凹槽內(nèi)鋪上一層硅膠，由于我司的產(chǎn)品在生產(chǎn)時(shí)需要對產(chǎn)品進(jìn)行加熱，CHASE的加熱溫度控制在160度以下，CHASE的加熱區(qū)與而鋪有硅膠的凹槽又有一定間距，從而避免了硅膠不能承受高溫而被溶化的可能，當(dāng)按下合模鍵后，合模電磁閥得電，通過液壓傳動(dòng)帶動(dòng)合模液壓缸動(dòng)作，使下模模腔緊緊的貼在上模模腔上，再按下轉(zhuǎn)進(jìn)鍵后，使轉(zhuǎn)進(jìn)電磁閥得電，通過液壓傳動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)進(jìn)液壓缸動(dòng)作，使轉(zhuǎn)進(jìn)擠膠桿慢速下降，徐徐的將預(yù)熱好的膠餅推入合模好的模腔中。當(dāng)完成合模、轉(zhuǎn)進(jìn)動(dòng)作后，模腔內(nèi)變?yōu)橐粋€(gè)相對密封的空間，此時(shí)PLC自動(dòng)會輸出電壓給真空電磁閥，使真空電磁閥動(dòng)作，模腔內(nèi)的空氣就會被抽空，使模腔內(nèi)相對也變成了真空，使預(yù)熱好的膠餅在擠膠桿轉(zhuǎn)進(jìn)的控制過程中，增加了膠餅流動(dòng)的性能，保證了在環(huán)氧樹脂成型的過程中，大幅度的減少了氣泡、龜裂產(chǎn)生的可能性。因?yàn)槟z餅具有以下特點(diǎn)：經(jīng)過高周波預(yù)熱后，環(huán)氧樹脂在高溫的狀況下先會變?yōu)榘胍后w狀，再經(jīng)過幾十秒的時(shí)間后，半液體狀的環(huán)氧樹脂又會變?yōu)楣袒牟Ａ罱Y(jié)晶，從而完成了封裝成型動(dòng)作，所以真空系統(tǒng)的使用，直接提升了產(chǎn)品的品質(zhì)。根據(jù)環(huán)氧樹脂的特性，轉(zhuǎn)進(jìn)時(shí)間一般設(shè)為100秒至200秒，合模時(shí)間一般設(shè)為100秒至200秒，當(dāng)轉(zhuǎn)進(jìn)、合模動(dòng)作同時(shí)滿足的情況下，PLC才會自動(dòng)輸出電壓給真空電磁閥，使真空電磁閥動(dòng)作，抽真空系統(tǒng)自動(dòng)工作，當(dāng)轉(zhuǎn)進(jìn)計(jì)時(shí)到達(dá)后，PLC輸出給轉(zhuǎn)進(jìn)電磁閥的電壓就會自動(dòng)中斷，轉(zhuǎn)進(jìn)擠膠桿會自動(dòng)上升到原位，使模穴內(nèi)無法保持在真空狀態(tài)，若此時(shí)真空系統(tǒng)還處于工作狀態(tài)，則真空泵的效果就一點(diǎn)也起不到作用了，所以當(dāng)轉(zhuǎn)進(jìn)計(jì)時(shí)到達(dá)后， PLC在保證轉(zhuǎn)進(jìn)電磁閥自動(dòng)失電的同時(shí)也使真空電磁閥自動(dòng)失電，保證抽真空系統(tǒng)沒有必要一直處于工作狀態(tài)。以延長真空系統(tǒng)的工作壽命。同時(shí)為保證真空泵在運(yùn)行過程中出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)、卡死等異常時(shí)能及時(shí)切除電源，對真空泵的電源控制電路中設(shè)有電流過載保護(hù)功能。

同時(shí)在生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)溢膠，也是我司一模采取兩片生產(chǎn)的重要原因之一，由于我司生產(chǎn)的產(chǎn)品具有多樣性，不同的產(chǎn)品配套使用的PCB板具有多種厚度，所以當(dāng)不同的兩種規(guī)格的產(chǎn)品在同一套模具上生產(chǎn)時(shí)，由于PCB的厚度本身就不一樣，再加上不同規(guī)格的CHASE的高度又存在誤差;而上模腔中的CHASE與上模腔穴在加工時(shí)本身在同一直線面上的，這樣造成生產(chǎn)合模時(shí)使上模腔、下模腔沒有充分貼在同一直線面上，使PCB板與CHASE沒有緊密的接觸在一起，造成在擠膠環(huán)轉(zhuǎn)進(jìn)的過程中，使一部分環(huán)氧樹脂流到了PCB的圓孔中，輕微的會造成PCB的圓孔中出現(xiàn)魚眼狀溢膠現(xiàn)象，嚴(yán)重的會造成半片、成片性的背面溢膠，使產(chǎn)品在后續(xù)的生產(chǎn)中無法正常作業(yè)，造成大批量的次品、不良品的出現(xiàn)。針對這種不良現(xiàn)象，由于CHASE、中心快在加工時(shí)肯定有誤差存在，再加上CHASE的修整、加工費(fèi)用又很昂貴;決定通過增墊不同規(guī)格的硅鋼片這個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的辦法，來解決溢膠這個(gè)問題，具體操作過程如下：為了消除PCB的溢膠，首先必須保證下模模穴中左右兩邊的CHASE、中心塊與下模模穴的高度要處在同一水平面上;通過先觀察試壓模完的產(chǎn)品，針對兩邊CHASE上的PCB的溢膠情況，并結(jié)合中心塊上環(huán)氧樹脂覆蓋厚度的情況，對CHASE、中心塊增墊不同規(guī)格的硅鋼片，經(jīng)過多次試壓模、多次調(diào)整硅鋼片的厚度，直到?jīng)]有出現(xiàn)溢膠、中心塊上的膠頭成型OK為止。通過上述調(diào)整保證了左、右兩邊的CHASE在合模后能處在同一水平度上，大幅度減少了產(chǎn)品出現(xiàn)溢膠的可能性，滿足了四片同時(shí)生產(chǎn)或二種不同規(guī)格四片同時(shí)生產(chǎn)的要求；通過以上兩項(xiàng)的改動(dòng)、增加，不但使產(chǎn)品的品質(zhì)有了進(jìn)一步的提升，而且基本實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量提升了一倍的目的。

在生產(chǎn)過程中，為了進(jìn)一步更好的控制產(chǎn)品的品質(zhì)，可以通過調(diào)節(jié)合模溢流閥來實(shí)現(xiàn)合模壓力的調(diào)整，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)進(jìn)溢流閥來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)進(jìn)壓力的調(diào)整，并結(jié)合調(diào)節(jié)膠餅預(yù)熱機(jī)的溫度等參數(shù)的調(diào)整，來實(shí)現(xiàn)對制程工藝的控制，以保證產(chǎn)品的生產(chǎn)品質(zhì)。

I/O分配：

輸入 輸出

SQ1 －X000KM1-Y000

SQ2 －X001 KM2-Y001

SQ3 －X002 KM3-Y002

SQ4 －X003 KM4-Y003

SQ5 －X004 KM5-Y004

SQ6 －X005

SQ7 －X006

SQ8 －X007

SQ9－X010

SQ10 －X011

SQ11 －X012

SQ12 －X013

外部接線圖：

結(jié)論

ST-200模造機(jī)從過去運(yùn)行中取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益及社會的綜合效益，達(dá)到了我們當(dāng)初設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。這次改造不但在保證生產(chǎn)工藝要求的情況下大幅度提升了品質(zhì)，而且大大提高了生產(chǎn)的效益，從而給企業(yè)帶來了良好的投資回報(bào)。

通過參考一些技術(shù)書籍，認(rèn)真、詳細(xì)分析原因，不但解決了技術(shù)難題，而且使我在工作中積累了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，收益非淺。此外，我還深深體會到，改革開放以來，社會不斷進(jìn)步，科技飛速發(fā)展，生活環(huán)境不斷改善，設(shè)備日新月異不斷更新，對我們從事機(jī)電設(shè)備維修工作來說，必須努力學(xué)習(xí)新知識、新技能、掌握新設(shè)備，拓寬知識面，才能跟上新形勢，否則，就適應(yīng)不了新的工作環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

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[3]邵海忠主編. 《最新電工手冊》.化學(xué)工業(yè)出版社.2000.1