分板机工装设计及定位技术研究.pdf
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1、 新技术新工艺 2 0 2 3年 第1 1期 3 4 新技术新工艺 设计与计算分板机工装设计及定位技术研究刘 强,石乃征,赵晓刚,孙韶渝,王 冲,李 博(西安现代控制技术研究所,陕西 西安 7 1 0 0 6 5)摘 要:P C B A分板机的原工装存在不足和加工质量隐患,在分板机原顶针和定位方式的基础上,结合P C B A板的结构特点和分板过程,分别设计了专用和通用工装,因专用工装成本高且生产适应性差,最终聚焦在通用工装的使用及定位技术的研究上。对分板机通用工装的定位方式、定位原理、结构组成、定位精度、有益效果、使用方法等做了介绍,并验证汇总了分板机工装在生产应用中的实际情况。应用螺旋测微原
2、理与活动刻度盘配合可实现定位尺寸的精确调整,目测可调精度为0.0 1 mm,强力磁铁预紧使顶针和限位块固定的方式与分板机的高速铣削配合可保证定位装夹的安全性。分板机通用工装现应用于多个项目的批量生产,操作方便,安全可靠,在分板机工装的设计和应用方面有一定的推广价值。关键词:P C B A分板机;通用工装;定位技术;效果验证中图分类号:TH 1 2 2 文献标志码:AR e s e a r c h o n t h e T o o l i n g D e s i g n a n d P o s i t i o n i n g T e c h n o l o g y o f S p l i t t
3、e r sL I U Q i a n g,S H I N a i z h e n g,Z HAO X i a o g a n g,S UN S h a o y u,WAN G C h o n g,L I B o(X ia n M o d e r n C o n t r o l T e c h n o l o g y R e s e a r c h I n s t i t u t e,X ia n 7 1 0 0 6 5,C h i n a)A b s t r a c t:T h e o r i g i n a l t o o l i n g o f t h e P C B A s p l i
4、t t e r h a d s h o r t c o m i n g s a n d p o t e n t i a l p r o c e s s i n g q u a l i t y h a z a r d s.B a s e d o n t h e o r i g i-n a l e j e c t o r p i n a n d p o s i t i o n i n g m e t h o d o f t h e s p l i t t e r,a n d c o m b i n e d w i t h t h e s t r u c t u r a l c h a r a c
5、t e r i s t i c s a n d s p l i t t i n g p r o c e s s o f t h e P C B A b o a r d,w e r e s p e c t i v e l y d e s i g n e d s p e c i a l i z e d a n d u n i v e r s a l t o o l i n g.D u e t o t h e h i g h c o s t a n d p o o r p r o d u c t i o n a d a p t a b i l i t y o f s p e c i a l i z
6、e d t o l l i n g,w e u l t i m a t e l y f o c u s e d o n t h e u s e o f u n i v e r s a l t o o l i n g a n d r e s e a r c h o n p o s i t i o n i n g t e c h n o l o g y.I t w a s i n t r o d u c e d t h a t t h e p o s i t i o-n i n g m e t h o d,p o s i t i o n i n g p r i n c i p l e,s t r
7、u c t u r a l c o m p o s i t i o n,p o s i t i o n i n g a c c u r a c y,b e n e f i c i a l e f f e c t s,u s a g e m e t h o d s,a n d o t h e r a s p e c t s o f t h e g e n e r a l t o o l i n g f o r t h e s p l i t t e r,a n d w e v e r i f i e d a n d s u mm a r i z e d t h e a c t u a l s i
8、 t u a t i o n o f t h e s p l i t t e r t o o l i n g i n p r o d u c t i o n a p p l i c a t i o n.T h e p r i n c i p l e o f s p i r a l m i c r o m e t e r c o m b i n e d w i t h a m o v a b l e d i a l c o u l d a c h i e v e p r e c i s e a d j u s t m e n t o f p o s i t i o n i n g d i m e
9、 n s i o n s,w i t h a v i s-u a l a d j u s t a b l e a c c u r a c y o f 0.0 1 mm.T h e m e t h o d o f p r e-t i g h t e n i n g w i t h a s t r o n g m a g n e t t o f i x t h e e j e c t o r p i n a n d l i m i t b l o c k,c o m b i n e d w i t h t h e h i g h-s p e e d m i l l i n g o f t h e
10、s p l i t t e r,c o u l d e n s u r e t h e s a f e t y o f p o s i t i o n i n g a n d c l a m p i n g.T h e u n i v e r s a l t o o l i n g f o r t h e s p l i t t e r w a s n o w u s e d f o r m a s s p r o d u c t i o n i n m u l t i p l e p r o j e c t s,w i t h c o n v e n i e n t o p e r a t
11、i o n,s a f e t y a n d r e l i a b i l i t y,w h i c h h a d c e r t a i n p r o m o t i o n v a l u e i n t h e d e s i g n a n d a p p l i c a t i o n o f t h e s p l i t t e r t o o l i n g.K e y w o r d s:P C B A s p l i t t e r,u n i v e r s a l t o o l i n g,p o s i t i o n i n g t e c h n o
12、l o g y,e f f e c t v e r i f i c a t i o n 分板机现已广泛应用于P C B A高精切割分板,包括电子、汽车、航空航天、医疗设备、智能手机、平板计算机等高要求的分板作业领域。多数分板机对P C B A产品进行分板时,其自带磁吸式顶针夹具,利用P C B A的印制板孔模糊定位,受强磁性和印制板上电路组件干涉等因素影响,顶针移动困难,定位、拔插不方便。另外,原顶针夹具的使用全凭工人目测和手感,不能量化精确定位,当装夹印制板的顶针分布较多时,容易对印制板造成划伤。以上两点易带来分板质量隐患,而且对于某些特殊形状的印制板,现有夹具不能满足装夹定位要求,迫切需要
13、进行分板机工装设计及定位技术研究。1 分板机工装定位原理1.1 P C B A板图1所示的P C B A板带有工艺边框,其与工艺边框之间有数个细筋相连,分板过程就是铣断细筋,使工艺边框分离1。图1 P C B A板1.2 原定位方式图2所示的顶针为铁质材料,通过嵌在底部的强力磁铁与工作台面贴合固定,上方圆柱台阶与印制板孔配合 定位,一般情 况下定位精 度为0.5 设计计算 新技术新工艺 设计与计算3 5 mm,通过目测和手感移动,最小定位区间取决于底座的外径。顶针主要托举分板后的产品。图2 顶针图3所示的磁力限位块为铁质材料,通过底部的磁铁与工作台面贴合固定,上方L形台阶与印制板边缘贴合,台阶
14、高度与顶针的圆柱台阶等高,通常采用4个磁力限位块固定印制板的4个直角边,主要托举分板前的P C B A产品工艺边框。图3 磁力限位块P C B A板上有3个以上的小孔,用3个分板机床自带的顶针插入孔中,可实现托举和初步定位的效果,铣断细筋后也能继续托举P C B A板,避免划伤、碰伤、铣伤等加工缺陷。然后用4个磁力限位块托举分板前的P C B A产品工艺边框,以实现加工定位。1.3 新定位方式及要解决的问题预先采用精确定位方式,按P C B A板上的定位小孔计算坐标点,通过调节特制顶针在限定区域内X、Y两个方向移动至坐标点上,实现3点以上的精确定位。然后盖上P C B A板,用4个磁力限位块托
15、举分板前的P C B A产品工艺边框,以实现加工定位。新定位方式主要解决现有分板机自带磁吸式顶针夹具不能精确定位、移动困难、定位和拔插不方便的问题。1.4 新定位原理分板机新工装定位原理图如图4所示:定位工装由基础板、顶针组件、磁力块和提手组合而成。在工作台面使用范围内基础板采取5+0.0 1 2 0 mm的孔矩形阵列分布,X、Y方向间距均为(1 00.0 1 6)mm。其依据基础板上的定位坐标孔为原点,转动顶针组件上的调节旋钮,可将顶针组件上的顶针定在基础板坐标孔之间的任何位置,3个顶针组件配装能达到最基本的定位需求,多个顶针组件配装可实现定位装夹的通用化。顶针组件的工作原理如下:Y向导向块
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