實用新型電氣一體化分?jǐn)嚓綔y試夾具

陸海娟　陳益紅

我公司坐落在于基礎(chǔ)設(shè)施齊全的現(xiàn)代化制造生產(chǎn)基地——天津南開區(qū)都市工業(yè)園區(qū)內(nèi)，具有現(xiàn)代化的廠房和設(shè)備，擁有11條先進的SMT生產(chǎn)線體，5條自動化插裝生產(chǎn)線，17條自動化測試線體，具有大規(guī)模生產(chǎn)SMT/THT混裝工藝板卡的能力。多年來，我們憑借“創(chuàng)新、務(wù)實、追求卓越”的企業(yè)精神，走質(zhì)量效益型道路，公司于1996年通過ISO9002質(zhì)量體系認(rèn)證。我們的總體目標(biāo)是通過不斷的質(zhì)量改進，降低不良率，讓所有的客戶滿意。在長期的生產(chǎn)加工過程中我們與國際公司MOTOROLA建立了長期穩(wěn)定的合作關(guān)系，為ESG事業(yè)部提供加工服務(wù)。

我們生產(chǎn)的主要產(chǎn)品是手機鋰離子電池保護板，鋰離子電池較為“嬌氣”，若在充電過程中充電電壓高于規(guī)定電壓，充電電流就會超過規(guī)定電流；或在放電過程中有過大的放電電流；如果電池放電到終止放電電壓還繼續(xù)放電，就會損壞電池甚至使之報廢。電池保護板是鋰電池的控制中心，對鋰電池的安全性起著至關(guān)重要的作用，質(zhì)量要求非常嚴(yán)格，這就對我們的生產(chǎn)提出很高的要求，特別是SMT生產(chǎn)線。

手機鋰離子電池保護板的BN系列產(chǎn)品，在新產(chǎn)品試制的初期MOTOROLA設(shè)計部門對供應(yīng)商的加工工藝提出了新的更加嚴(yán)格的要求--先分?jǐn)嗪鬁y試，PCM供應(yīng)商要完成對產(chǎn)品TAB的掰平工藝（更好的保證PCM最終FCT測試的穩(wěn)定性，使后線電池組裝工藝的安全性與穩(wěn)定性得到進一步提提升）。這對于一直沿用傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程加工手機鋰離子電池保護板的我們來說是一個很大的挑戰(zhàn)。

正常情況下我們是按照MOTOROLA發(fā)送給我們的新品文件進行正常生產(chǎn)前的一系列準(zhǔn)備：BOM的整理、貼片程序的編寫、爐溫曲線的調(diào)試設(shè)定、測試夾具的制作、測試代碼的編寫、網(wǎng)板及相關(guān)工裝夾具的設(shè)計制作等。其中值得注意的是，之前我們的測試是在產(chǎn)品分?jǐn)嗲斑M行的。這也就意味著我們這次所要更改的不僅僅是后線生產(chǎn)中使用的分?jǐn)鄪A具還包括后續(xù)測試中使用的正板FCT測試夾具。如何滿足MOTOROLA 的要求呢？我們進行了一系列的試驗。

首先，我們要更改原有分?jǐn)鄪A具的基本功能。我們之前使用的分?jǐn)鄪A具只是完成對產(chǎn)品工藝邊的分?jǐn)?。針對MOTOROLA提出的要求，我們的分?jǐn)鄪A具在實現(xiàn)將產(chǎn)品的工藝邊分?jǐn)嗟耐瑫r，需將產(chǎn)品上的TAB完成從90度到0度的折彎。出于成本考慮，我們準(zhǔn)備在原有夾具的基礎(chǔ)上，更改其從屬部件--分?jǐn)嘈『械慕Y(jié)構(gòu)來實現(xiàn)對最終產(chǎn)品的分?jǐn)嚓焦ば颉Ｄ壳拔覀兪褂玫木褪?個簡單的固定夾板來實現(xiàn)對分?jǐn)鄪A具中產(chǎn)品的夾持，輔助完成對產(chǎn)品工藝邊的分?jǐn)嗲懈?。原工藝流程：我們的操作順序是將測試結(jié)束后的PCB放入到分?jǐn)嘈『兄?，在將分?jǐn)嘈『蟹湃氲椒謹(jǐn)鄪A具中，壓下銀白色的壓桿，在沖刀的作用下就可以完成工藝邊的切割分?jǐn)?。而MOTOROLA對BN產(chǎn)品的要求是在完成對PCB工藝邊分?jǐn)嗟耐瑫r完成對TAB從90度到0度的折彎過程。我們從機械分?jǐn)嗟南群笮约翱尚行陨线M行了系列的分析，最終得出結(jié)論：

為了確保產(chǎn)品在分?jǐn)嘀惺艿降膽?yīng)力最小，對TAB的折彎要放在對工藝邊的切割分?jǐn)嘁院蟆＠碛墒菍⒎庞蠵CB的分?jǐn)嘈『蟹诺綑C械分?jǐn)鄪A具中進行分?jǐn)嗟牡臅r候，只有豎直向下施加作用力， PCB板所受到的反作用力對板子的焊接影響才會是最小狀態(tài)（當(dāng)在PCB的工藝邊上施加向下的剪切作用力時，PCB板本身受到一個與作用力反方向的力，在這個力的作用下板子有向上弓起的趨勢，但由于分?jǐn)嘈『性趭A具中的放置處兩端有限位鎖死機構(gòu)，阻止了板子在剪切力的反作用力下的彎曲變形，更有利于保證產(chǎn)品的焊接質(zhì)量）。如果我們在完成TAB的折彎工序之后，再按照上面的作用力方向進行工藝邊的切割分?jǐn)嗟脑?，已?jīng)折成0度的TAB會再次回到90度。所以我們決定將對TAB的折彎工藝放在工藝邊的切割分?jǐn)嘁院蟆?/p>

完成了工藝順序的確定，我們開始針對分?jǐn)嘈『袑Ｓ媒Y(jié)構(gòu)進行系列試驗。要實現(xiàn)分?jǐn)喙に囘吅髮AB的折彎，我們嘗試著將分?jǐn)嘈『邢旅娴?個側(cè)支撐板做成可以活動的機構(gòu)（在小盒進行切割分?jǐn)喙に囘叺臅r候，2個支撐板是純粹的支撐作用，輔助完成對PCB工藝邊的切割分?jǐn)?；?dāng)完成對PCB工藝邊的切割分?jǐn)嘁院?，在相關(guān)輔助機構(gòu)的作用下2個側(cè)支撐開始側(cè)滑動作為實現(xiàn)對TAB的展平折彎工序。）我們經(jīng)過數(shù)次改造完成了對分?jǐn)鄪A具及分?jǐn)嘈『械撞拷Y(jié)構(gòu)的設(shè)計制作 。詳細(xì)結(jié)構(gòu)請參考下圖：

上圖的綠色虛線部分是可以向兩邊打開的，這兩部分之間是通過導(dǎo)向桿和彈簧連接在一起的。它的工作原理是：

當(dāng)上圖中分?jǐn)鄪A具的刀具（藍色）部分在氣缸的作用下，進行切割PCB工藝邊的流程的時候，銅材分?jǐn)嘈『械膬蓚€可打開部分在彈簧的拉力作用下保持閉合狀態(tài)；當(dāng)?shù)毒咄瓿蓪CB工藝邊的切割分?jǐn)嘁院螅毒咴跉飧椎膸酉禄謴?fù)原位，同時出動微動開關(guān)分?jǐn)鄪A具底部氣缸開始工作：2個錐形頂針在氣缸的作用下向上頂起，剛好與銅材分?jǐn)嘈『猩系膬蓚€導(dǎo)向柱楔形切口接觸，由于銅材分?jǐn)嘈『袃啥说目蓜硬糠质峭ㄟ^彈簧邊接的，在擠壓力的作用下，2擋板同時向外打開將TAB展平，動作結(jié)束后底部氣缸恢復(fù)原位，錐形頂針同時復(fù)位，這時銅材小盒上的連接2個擋板的導(dǎo)向柱失去了頂針的擠壓力，在彈簧的作用下恢復(fù)原位，完成對PCB的分?jǐn)嚓焦に嚒?/p>

這樣我們就解決了分?jǐn)鄪A具同時實現(xiàn)了對PCB工藝邊分?jǐn)嗪蚑AB展平的問題。下一個要考慮的就是：如何使用整板測試夾具完成對分?jǐn)嚓胶蟮腜CB的測試。

在該產(chǎn)品上PCB的測試點只有保證測試針都準(zhǔn)確的扎在相應(yīng)的測試點上才能準(zhǔn)確的完成對產(chǎn)品的測試。

由于之前我們是整板測試，不存在對單拼產(chǎn)品的測試定位問題。但在MOTOROLA要求更改后線測試的工藝流程后，如果我們還希望對產(chǎn)品進行高效的連續(xù)性測試的話，就需要更改測試夾具的結(jié)構(gòu)并設(shè)計制作新的工裝，它既能在分?jǐn)鄪A具上輔助產(chǎn)品的分?jǐn)嚓?，同時在測試夾具上又具有準(zhǔn)確定位的作用。朝著這個思路方向，我們進行了系列試驗。最終設(shè)計制作了分?jǐn)嘈『械牧硪话虢Y(jié)構(gòu)。

為了保證分?jǐn)嚓胶竽軌驕?zhǔn)確的對產(chǎn)品進行高效連續(xù)性FCT測試，我們使用電木材料制作了小盒。按照整板PCB的間隔尺寸，在電木小盒的相應(yīng)位置鑲嵌金屬銷子，結(jié)合在單拼產(chǎn)品金塊測試點位置的開孔，來完成對測試時產(chǎn)品的定位處理。這樣當(dāng)我們使用電木小盒和銅材質(zhì)小盒配合完成產(chǎn)品的分?jǐn)嚓揭院螅涂梢灾苯訉⑹⒎庞蟹謹(jǐn)嚓揭院螽a(chǎn)品的電木小盒放入到測試夾具中，開始對產(chǎn)品進行最終的電性能測試。

經(jīng)過一系列的試驗分析，我們終于完成了上述從單純的機械式分?jǐn)鄪A具到電氣一體化分?jǐn)嚓綔y試一體化夾具的改進與完善。我們的設(shè)計思路得到了MOTOROLA公司得認(rèn)可與好評，由于我廠是最先完成該項工藝流程改進的供應(yīng)商，我們拿到了MOTOROLA產(chǎn)品BN系列的訂單。由于該PCB分?jǐn)?、掰平、測試電氣一體化夾具的使用，改變了公司原來的機械式、人員密集型的工作模式，原來2條線體6名操作員可以生產(chǎn)合格產(chǎn)品8000EA/班，現(xiàn)在只需要3名操作員就可以生產(chǎn)12000EA/班。該工裝夾具的使用有效地降低了分?jǐn)喙の坏膭趧訌姸龋@著地提高了生產(chǎn)線體的工作效率。

作者簡介

陸海娟（1978-）女，工程師，本科，籍貫：江蘇，研究方向：電子、自動化。