基于小批量、多品种产品电子元器件表面组装技术研究

文东旭　张郭勇

摘 要：电子装配领域，SMT技术在90年代得到迅速发展和普及，目前已逐步发展成为电子装联技术的主流，行业的不断发展也推动了SMT自动化程度越来越高，但是相比于行业内先进的OEM，科研院所在SMT产线的自动化程度还有较大差距，主要是受到小批量、多品种产品特点下物料因素的制约。本文以具体实践岗位为基础，讨论了针对科研类院所小批量、多品种产品在散状物料常态化的状态下，实现自动贴装的解决方案，不仅降低了成本，还提高了产品质量和设备利用率。

关键词：SMT;贴片机;小批量;多品种;散料贴装

中图分类号：TN05 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）06-0096-02

0 引言

对于大多数科研院所，虽然全自动贴装设备的引入使原来纯手工贴装实现了元器件机器全自动贴装。但科研院所的产品特点大多为多品种、小批量，并且元器件筛选等级较高，在物质齐套环节通常没有备份，来料时严格按照BOM数量发料，就造成了很多器件都只有几只甚至只有一两只。此外，即使产品生产数量相对较大，由于元器件都要经过二次筛选，原本整盘封装的器件在筛选后也都变成了散料。所以虽然有了全自动贴装设备，但是物料状态较差，最终只能采用机贴+手补的方式完成SMD贴装，设备利用率也非常低，严重的影响了生产进度，成为了SMT产线上的瓶颈工序，如图1，图2所示[1]。

1 解决方案

要解决多品种、小批量产品装配效率低的问题，首先要提高设备的利用率，而提高设备利用率的前提则先要解决大量散状元器件的上机问题。

一方面可往前端推，增加元器件备份数量，但这势必会造成库存增加，造成资金大量积压。此外还可要求二筛部门或者厂家在完成筛选后复装，但大部分二筛厂家对器件的封装能力都比较差，这仍然会造成大量成本增加，所以往前端的改善基本不可行，都会带来大量的成本增加。

另一方面则是从后端改善，解决方案是设计制作系列通用的散料小托盘，再对贴片机进行硬件改造，加装载物平台用于盛放小托盘，从散装元器件到散料小托盘直至载物平台，最终实现散料的上机贴装。不管小托盘还是载物平台都属于一般机加结构件，并且是简单的结构件，所以从设计和加工来说都没有过高的门槛，理论上是完全可以实现的。

2 载具设计与实现

在进行载具设计时，即盛放散料的小托盘和固定载物平台，需要结合自身设备的情况进行具体的考量。主要需要考虑以下几个要素：

（1）散料托盘必须防静电;

（2）散料托盘的尺寸必须标准化;

（3）固定载物平台安装后高度必须在贴片机贴装头Z轴运行范围内;

（4）固定载物平台要实现快速拆装。

在经过3轮优化迭代后，方案确定如图3-6所示。

3 載具使用

加工实物如图7所示，载物平台通过2根螺栓和3根导销可实现在3分钟内快速拆装，散料托盘采用专用防静电涂层镀涂。

散料托盘+载物平台合理的利用了贴片机不常用的4号位供料平台，可实现最多36种散料的上机自动贴装。

4 效果验证

根据41周使用的数据，设备上机率（以品种计）可基本都保持在90%以上，由65%提高至95.6%;设备开动率基本都能保持在30%以上，从13.8%提高至41.9%，全过程仅需多增加3人，将散料摆放至托盘内，最终得到的有效产出远大于投入的人力和物力，并且可执行程度高，如图8-9所示。

5 结语

针对小批量、多品种产品，关键是想办法实现大量散状物料的自动贴装，尽可能减少过程中人为因素的介入，在本身对产品质量要求非常高的情况下，这样不仅可最大程度保证装配质量，还可实现贴装设备的高效利用，避免设备等人的尴尬局面。

参考文献

[1] 陈荷荷.SMT工艺与设备[M].北京：机械工业出版社，2019.