PCB成型產(chǎn)能技術(shù)分析

么世界

（天津普林電路股份有限公司，天津 300250）

1 前言

產(chǎn)能（Capacity）指生產(chǎn)能力，也就是指在計(jì)劃期內(nèi)，企業(yè)參與生產(chǎn)的全部固定資產(chǎn)，在既有的條件下，所能生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量。每個(gè)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者都十分關(guān)心產(chǎn)能，是因?yàn)樗S時(shí)需要知道企業(yè)的生產(chǎn)能力能否與市場(chǎng)需求相適應(yīng)。當(dāng)需求旺盛時(shí)，他需要考慮如何增加生產(chǎn)能力，以滿足需求的增長(zhǎng)；當(dāng)需求不足時(shí)，他需要考慮如何縮小規(guī)模，避免能力過剩，盡可能減少損失。

產(chǎn)能可分為理論產(chǎn)能、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)能、實(shí)際產(chǎn)能，理論產(chǎn)能指在人、機(jī)、物、法、環(huán)均處于理想狀態(tài)時(shí)所能達(dá)到的最大產(chǎn)能；標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)能指在理論產(chǎn)能的基礎(chǔ)上排除時(shí)間、空間、不良等損失后所能達(dá)到的產(chǎn)能、實(shí)際產(chǎn)能指在實(shí)際生產(chǎn)中所能達(dá)到的產(chǎn)能。

影響PCB成型這一制程的因素主要分為兩類：一是理論產(chǎn)能影響因素，二是標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)能影響因素。

文章主要結(jié)合PCB成型這一制程從影響理論產(chǎn)能、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)能的主要因素進(jìn)行技術(shù)分析和改善。

2 理論產(chǎn)能影響因素分析及改善措施

2.1 理論產(chǎn)能影響因素

理論產(chǎn)能主要受坯板尺寸、坯板利用率、銑加工時(shí)間及疊板數(shù)影響，如圖1所示。

圖1 理論產(chǎn)能影響因素

2.2 坯板尺寸及利用率

提高坯板尺寸及利用率無疑是提升效率，降低材料成本的首選方法，這是對(duì)PCB全制程是十分有利的，對(duì)此不再進(jìn)行論述。

2.3 銑加工時(shí)間

銑加工時(shí)間是理論產(chǎn)能的直接影響因素，加工時(shí)間是由三方面決定的：即程序因素、設(shè)備因素、加工參數(shù)。

2.3.1 程序設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)的水平直接影響著加工時(shí)間及產(chǎn)品質(zhì)量。我司某時(shí)間段內(nèi)投產(chǎn)產(chǎn)品的程序分析，共145種產(chǎn)品，其中可以通過程序優(yōu)化而降低加工時(shí)間的有35種，比例為24%，可改善的空間是非常大的。

進(jìn)而對(duì)可優(yōu)化的產(chǎn)品進(jìn)行了優(yōu)化，對(duì)比了優(yōu)化前后的加工時(shí)間，如表1所示，可以看出程序優(yōu)化帶來的效率提升是非常明顯的。

表1 優(yōu)化前后的加工時(shí)間

對(duì)于程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)著重以下幾點(diǎn)：

（1）走刀路線最簡(jiǎn)。

走刀路線是刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向，即刀具從下刀位置起至加工結(jié)束所經(jīng)過的全部路線。對(duì)于走刀路線的設(shè)計(jì)要求要有順序，即按照從左往右、從內(nèi)向外的這一基本原則，將走刀路線設(shè)計(jì)到最短，減少機(jī)床空運(yùn)行時(shí)間，從而降低加工時(shí)間。如圖2所示為某產(chǎn)品銑槽的原路線（箭頭標(biāo)識(shí)），圖3所示為優(yōu)化后的路線，較原程序設(shè)計(jì)路線明顯減少。

圖2 不合理走刀路線

圖3 合理走刀路線

（2）刀徑最大化、刀具種類最少

①隨著刀徑的增加，銑刀的有效刃長(zhǎng)增長(zhǎng)，這樣加工的有效板厚增加，可以提升疊板數(shù)，從而提升效率。

②大刀徑銑刀壽命較小刀徑銑刀壽命要長(zhǎng)。對(duì)于普通FR4板材，Φ2.0銑刀的有效壽命約為30 m，而Φ1.2銑刀的有效壽命僅為10 m左右。

③大刀徑銑刀較小刀徑銑刀鋼度要強(qiáng)，小刀徑銑刀在加工過程中易出現(xiàn)折刀現(xiàn)象，而大刀徑銑刀可以減少此問題的發(fā)生。

④內(nèi)角，內(nèi)角的大小直接決定了銑刀刀徑的選擇。對(duì)于客戶要求的最小內(nèi)角一定要進(jìn)行確認(rèn)，避免內(nèi)角過小而采用小刀徑銑刀加工。如圖4所示，對(duì)某產(chǎn)品的最小內(nèi)角進(jìn)行修改后，取消了Φ0.8銑刀的使用，從而提升了疊板數(shù)。

圖4 內(nèi)角因素

（3）沖+銑的應(yīng)用。

對(duì)于需要切削面積較大的產(chǎn)品可以采用沖+銑工藝。首先進(jìn)行粗沖，將大部分廢板沖掉，然后再使用銑床修邊，如圖5所示，空白部分為廢板，且面積較大，按照此種工藝生產(chǎn)可以明顯提升效率，降低成本，但是此種工藝的選用還是要按照實(shí)際外形情況而定。

（4）下刀位置。

下刀點(diǎn)應(yīng)盡量在鉆孔中完成，因?yàn)闊o論從加工速度和品質(zhì)上來講，鉆機(jī)加工都要比銑床好的多，對(duì)于一些特殊板材如在銑外形中鉆下刀點(diǎn)還會(huì)產(chǎn)生劈孔現(xiàn)象。對(duì)下刀點(diǎn)的選擇也應(yīng)該盡量從程序設(shè)計(jì)上盡量減少。如圖6所示，銑“T”字槽，順序?yàn)橄茹姍M槽再銑豎槽，則當(dāng)在G1位置設(shè)計(jì)下刀點(diǎn)時(shí)G2不需再設(shè)計(jì)下刀點(diǎn)。

圖5 沖板選擇

圖6 下刀點(diǎn)

2.3.2 設(shè)備因素

設(shè)備是影響加工時(shí)間及產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。設(shè)備的日常維護(hù)是極其重要的，如主軸跳動(dòng)值及夾頭扭力是加工精度、斷刀的重要影響因素。機(jī)床X、Y的精度也應(yīng)該定期檢測(cè)、校正。此外，吸塵壓力會(huì)影響刀具的磨損，吸塵壓力過小會(huì)加劇刀具的磨損、提升換刀的頻率，這樣會(huì)增加材料及工時(shí)成本。

2.3.3 切削要素（加工參數(shù)）

（1）切削速度V，指在單位時(shí)間內(nèi)，刀具和工件在主運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移。 V=πdn/1000×60，其中d為刀徑，n為轉(zhuǎn)速。所以為了保證切削速度，隨著刀徑的減小其轉(zhuǎn)速會(huì)提升。

（2）進(jìn)給量f，指在主運(yùn)動(dòng)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)或單位時(shí)間內(nèi)，刀具和工件之間在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移。走刀速是銑外形的參數(shù)之一，適當(dāng)降低走刀速可以提升尺寸精度，降低主軸的負(fù)荷，但是會(huì)降低產(chǎn)能。所以走刀速需要綜合考慮，結(jié)合板材類型、精度要求、產(chǎn)能而定。

（3）背吃刀量，指待加工表面與已加工表面之間的距離。吃刀量大小直接影響到加工質(zhì)量、生產(chǎn)率，刀具磨損等。

2.4 疊板數(shù)

疊板數(shù)直接影響產(chǎn)能高低。疊板數(shù)主要受刀具刃長(zhǎng)、板厚、銅厚、板材類型、吸塵壓力決定。一般以刀徑設(shè)定疊板數(shù)，可根據(jù)排屑槽長(zhǎng)度及墊板吃刀量計(jì)算可加工的總板厚。此外，疊板數(shù)還應(yīng)考慮精度的要求，對(duì)于同一主軸加工出的工件，其精度水平由面板到底板是呈下降水平的。

3 標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)能影響因素分析及改善措施

標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)能主要受設(shè)備保養(yǎng)、首枚加工時(shí)間及次數(shù)、上下板時(shí)間等影響，如圖7所示。

圖7 標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)能影響因素

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)能的影響因素可以使用帕累托圖找出主要因素。

對(duì)于首枚的加工方式一般為兩種，即全板加工和拼版加工，兩者各有優(yōu)略?？筛鶕?jù)本廠產(chǎn)品類型特點(diǎn)而定。

上下板時(shí)間是固定的，待上板的產(chǎn)品應(yīng)事先將板擺放規(guī)則，方向一致以便于上板。

4 總結(jié)

以上為改善PCB成型產(chǎn)能的一些要點(diǎn)和方法，對(duì)于PCB成型產(chǎn)能的改善要全面考慮，結(jié)合實(shí)際，找出重點(diǎn)。從產(chǎn)品特點(diǎn)、質(zhì)量要求、產(chǎn)能、設(shè)備水平綜合定義加工參數(shù)及條件。在此與行業(yè)同仁分享，由于水平有限，不足之處請(qǐng)批評(píng)、指正。

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[5] 焦云峰 提升外形加工精度的技術(shù)因素分析,2010秋季國(guó)際PCB技術(shù)/論壇.