在當(dāng)今制造業(yè)快速發(fā)展的浪潮中，焊接技術(shù)作為電子制造領(lǐng)域的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，正經(jīng)歷著前所未有的變革。從傳統(tǒng)的手工焊接到自動化焊接的過渡，是提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的必然選擇。在眾多焊接技術(shù)中，激光錫焊技術(shù)以其高精度、高質(zhì)量的特點脫穎而出，尤其是在微風(fēng)扇電路板等小型、精密電子元件的焊接中展現(xiàn)出巨大潛力。本研究將聚焦于激光錫球全自動焊錫機在微風(fēng)扇電路板焊接中的應(yīng)用，深入探討其技術(shù)原理、工藝特點以及在實際生產(chǎn)中的優(yōu)勢和面臨的挑戰(zhàn)。

一、焊錫機器人簡介

隨著工業(yè)自動化程度的不斷攀升，機器取代人工操作工種的趨勢愈發(fā)顯著，尤其在對精度要求嚴(yán)格的產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域。汽車電子產(chǎn)品就是典型代表，在其生產(chǎn)過程中，大量的焊錫操作任務(wù)存在。然而，手工焊錫操作效率低下且無法保證精度。鑒于此，國內(nèi)外大型汽車和電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠商紛紛選擇通用焊錫機用于產(chǎn)品生產(chǎn)。

通用焊錫機作為焊錫機器人（焊接機器人的一個分支），本質(zhì)上是一種獨特的焊錫焊接設(shè)備，和傳統(tǒng)的波峰焊、回流焊有明顯區(qū)別。其核心的焊錫系統(tǒng)由發(fā)熱體、溫度控制器、自動供錫機構(gòu)、焊接頭幾個關(guān)鍵部分構(gòu)成。

焊錫機器人最初源于日本，2005年以前，國內(nèi)市場上的焊錫機器人幾乎都來自日本的少數(shù)幾個品牌，而且這些機器人用途較為局限，主要應(yīng)用于對精度要求較高的汽車電子產(chǎn)品領(lǐng)域。不過，隨著國內(nèi)電子信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展以及市場需求的持續(xù)增長，這一情況發(fā)生了變化。國內(nèi)眾多自動化廠商和高等院校開始重視并投入到焊錫機器人的研究中，由此涌現(xiàn)出了各種品牌的國產(chǎn)焊錫機器人，它們迅速搶占市場。如今，市場上形成了國產(chǎn)、歐美、日系產(chǎn)品三足鼎立的局面，這些焊錫機器人廣泛應(yīng)用于數(shù)碼、汽車制造、LCD、印刷板等行業(yè)（國內(nèi)廠家大研智造的激光錫球自動焊錫機如圖1所示）。

圖1 國內(nèi)廠家大研智造激光焊錫機

二、項目介紹

（一）項目背景與問題

本項目源自東莞某企業(yè)的生產(chǎn)需求，該企業(yè)生產(chǎn)微風(fēng)扇電路板，此前大部分焊錫工作依靠手工完成。但這種方式導(dǎo)致產(chǎn)品合格率低于企業(yè)預(yù)期，生產(chǎn)效率也不盡人意。主要原因是手工焊錫過程中，人為因素容易對焊錫精度產(chǎn)生影響。相比之下，使用機器進行生產(chǎn)則可避免個人因素干擾產(chǎn)品合格率。以下將詳細對比機器焊錫操作和手工焊錫操作。

（二）手工焊錫與機器焊錫對比分析

1.人工成本劣勢

對于手工焊錫操作者而言，他們必須掌握扎實的相關(guān)專業(yè)知識，具備很強的焊錫操作能力，并且需要長時間積累焊錫操作經(jīng)驗。若持續(xù)進行手工焊錫操作，操作者不僅身體容易疲憊，而且焊錫過程中產(chǎn)生的一些有害物質(zhì)會對健康造成損害，這使得長期從事這種單調(diào)重復(fù)手工焊錫工作的工人越來越少。企業(yè)為了留住這些手工焊錫操作者，不得不加大人工成本投入。一旦這些工人流失，企業(yè)又需要重新培養(yǎng)新的工人。而自動焊錫機通過重復(fù)循環(huán)運動工作，能確保焊錫質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品穩(wěn)定性高。同時，自動焊錫機屬于一次性投入設(shè)備，可長期使用，能有效節(jié)約大量人工成本。

2.焊錫工藝差距

在手工焊錫中，工人的焊錫技術(shù)和經(jīng)驗是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。即便同一工人操作，生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量也會存在差異，這就導(dǎo)致工人生產(chǎn)的焊錫產(chǎn)品在質(zhì)量和產(chǎn)量方面都無法得到可靠保證。相反，自動焊錫機具有高效率和高穩(wěn)定性的優(yōu)點，能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，使企業(yè)能夠依據(jù)市場變化靈活調(diào)整生產(chǎn)計劃，有效避免產(chǎn)品過剩或不足的問題。

3.生產(chǎn)成本和效率對比

在傳統(tǒng)人工焊錫過程中，人為因素常常導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，從而增加生產(chǎn)成本，比如原材料浪費等問題。而且，影響工人工作效率的因素眾多，即便在相同條件下，人工焊錫效率也遠遠低于自動焊錫機（二者優(yōu)劣對比詳見表1.1）。

綜上所述，隨著科技發(fā)展，自動焊錫設(shè)備技術(shù)不斷成熟，其穩(wěn)定性、可靠性、工作效率和加工精度都有顯著提升，使用范圍也日益廣泛。同時，技術(shù)普及使得自動焊錫設(shè)備的價格和成本逐漸下降，越來越多生產(chǎn)商開始使用。然而，通用自動焊錫設(shè)備價格昂貴、占用空間大、功能復(fù)雜，普及率較低，難以滿足中小企業(yè)的需求。

因此，針對中小企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品特性設(shè)計一款專用自動焊錫機是非常必要的。這款焊錫設(shè)備需要具備以下特性：

1.成本節(jié)約：針對特定產(chǎn)品進行設(shè)計，有效降低自動焊錫設(shè)備的生產(chǎn)成本。

2.小巧靈活：克服通用焊錫設(shè)備體積大的問題，使專用焊錫機設(shè)計更緊湊小巧，減少空間占用。

3.滿足工藝要求：確保產(chǎn)品工藝達到滿意水平，滿足生產(chǎn)效率、精度和穩(wěn)定性要求。專用焊錫機的出現(xiàn)可以降低中小生產(chǎn)企業(yè)對工人技術(shù)水平的依賴，提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本，進而增加企業(yè)利潤。

三、項目主要內(nèi)容

（一）激光焊接微風(fēng)扇電路板流程

本項目采用激光焊接微風(fēng)扇電路板，運用三軸焊錫機運動控制系統(tǒng)設(shè)計，該系統(tǒng)主要用于微風(fēng)扇電路板的焊錫動作，而這些焊錫動作是通過多軸運動控制技術(shù)實現(xiàn)的。

具體操作流程如下：首先，工人將微風(fēng)扇PCB板與定子線圈焊接部分妥善結(jié)合，并固定在工件模具中。然后，把工件模具放置在工作臺上，接著啟動焊錫機。焊錫機依據(jù)預(yù)先編制的程序和設(shè)定的焊錫參數(shù)執(zhí)行焊錫操作。完成焊錫操作后，工人取出成品，再放入并固定未焊接的產(chǎn)品，隨后再次啟動機器進行焊錫。

（二）微風(fēng)扇電路板焊接要求與挑戰(zhàn)

微風(fēng)扇電路板（如圖2所示）的主要任務(wù)是將微風(fēng)扇PCB板與定子線圈以及排線焊接在一起。由于這是兩種不同材料之間的對接，在焊錫過程中，發(fā)熱體必須達到一定溫度，以保證材料能夠牢固焊接且不會脫落。同時，微風(fēng)扇電路板尺寸較小，其上面的元器件之間距離較近，這就對發(fā)熱體的定位精確度誤差提出了嚴(yán)格要求。

此外，焊錫過程的時間把控至關(guān)重要。如果焊錫時間過長，會對目標(biāo)點附近的材料和元件造成嚴(yán)重破壞，同時導(dǎo)致焊料浪費；反之，如果焊錫時間過短，目標(biāo)位置上的兩種材料焊接不牢固，容易出現(xiàn)漏焊或虛焊問題，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

（三）激光錫焊優(yōu)勢

本項目所采用的大研智造激光錫焊技術(shù)是基于先進的激光加熱原理，這一原理為微風(fēng)扇電路板的焊接帶來了卓越的性能和眾多優(yōu)勢。

在激光加熱過程中，大研智造的激光錫焊系統(tǒng)利用高能量密度的激光束作為熱源。這種激光束具有高度的聚焦性，能夠精準(zhǔn)地作用于焊接部位，就像一把極其精細的“光刀”，可將能量準(zhǔn)確無誤地傳遞到需要焊接的微小區(qū)域，避免對周圍元件和材料造成不必要的熱影響。與傳統(tǒng)加熱方式相比，其熱影響區(qū)極小，極大地降低了因過熱導(dǎo)致微風(fēng)扇電路板上其他元器件損壞或性能受影響的風(fēng)險。

大研智造激光錫球焊采用的激光系統(tǒng)具備出色的能量控制能力。通過先進的控制系統(tǒng)，能夠精確調(diào)節(jié)激光的功率、脈沖頻率和持續(xù)時間等參數(shù)。對于微風(fēng)扇電路板這種對溫度和焊接時間要求苛刻的焊接對象而言，這意味著可以根據(jù)不同焊點的材料特性和焊接要求，實現(xiàn)高度定制化的焊接參數(shù)設(shè)置。例如，在將定子線圈與微風(fēng)扇 PCB 板焊接時，由于涉及到不同材料的連接，且有三個焊點對精度要求極高，這種精確的能量控制能夠確保每個焊點都能在合適的溫度和時間條件下完成焊接，從而保證焊接質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性。

該激光錫焊技術(shù)所使用的錫球供給系統(tǒng)是其一大亮點。大研智造的設(shè)計能夠精確控制錫球的大小和供給頻率。在微風(fēng)扇電路板焊接中，每個焊點所需的焊料量都有嚴(yán)格要求，過小可能導(dǎo)致虛焊，過大則會造成焊料浪費或短路等問題。而這種精準(zhǔn)的錫球供給系統(tǒng)可以確保每個焊點都能獲得適量的焊料，就像為每個焊點量身定制了一份“焊料套餐”，進一步提高了焊接質(zhì)量，有效避免了因焊料問題引起的焊接缺陷。

此外，大研智造激光錫球焊錫機配備了高分辨率的視覺識別系統(tǒng)。這個系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確識別微風(fēng)扇電路板上的焊接位置和焊點狀態(tài)，即使是在元器件之間距離不大的狹小空間內(nèi)，也能對微小的焊點進行精確定位。在焊接排線這種對精度要求極高的操作中，視覺識別系統(tǒng)可以清晰地分辨排線的纖細線條和焊點位置，為焊錫頭提供精確的引導(dǎo)，確保焊接操作的精準(zhǔn)性，如同給焊錫機裝上了一雙“慧眼”，使其在復(fù)雜的微風(fēng)扇電路板環(huán)境中也能進行高精度的焊接。

綜上所述，大研智造激光錫球焊的這些優(yōu)勢使其在微風(fēng)扇電路板焊接領(lǐng)域展現(xiàn)出了獨特的價值，為高質(zhì)量、高效率的焊接生產(chǎn)提供了有力保障。

（四）焊接對象

1.微風(fēng)扇電路板專用焊錫機的焊接對象

微風(fēng)扇電路板焊接：主要是將定子線圈與微風(fēng)扇PCB板焊接在一起，此過程共有三個焊點。在整個焊接過程中，對焊錫溫度、焊錫時間以及發(fā)熱體的定位精度要求極高（如圖3所示）。這里的焊錫操作重點就是要確保微風(fēng)扇PCB板與定子線圈之間的可靠焊接，為微風(fēng)扇正常運轉(zhuǎn)提供穩(wěn)定的電路連接。

微風(fēng)扇電路板排線焊接：主要負責(zé)完成微風(fēng)扇電路板與排線之間的焊錫工作（如圖2.3所示）。在排線焊接過程中，需要考慮排線的材質(zhì)、線徑等因素，以選擇合適的焊錫參數(shù)。由于排線通常較為纖細，對焊錫操作的精細度要求更高，需要精確控制焊錫頭的位置和動作，防止因焊接不當(dāng)導(dǎo)致排線損壞或焊接不牢。同時，要避免對其他相鄰排線或元件造成不良影響，確保整個微風(fēng)扇電路板的功能完整性。

視頻展示：大研智造激光錫球焊錫機8毫米微型步進電機焊接展示

（五）激光錫球全自動焊錫機實際應(yīng)用中的的綜合管理

在整個焊接過程中，為了實現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的焊接效果，需要對激光錫焊的各項參數(shù)進行精準(zhǔn)調(diào)試和優(yōu)化。要根據(jù)微風(fēng)扇電路板的具體結(jié)構(gòu)和材料特性，如PCB板的材質(zhì)、厚度，定子線圈的繞組材料，排線的材質(zhì)和規(guī)格等，確定最佳的激光功率、焊接時間、溫度控制等參數(shù)。此外，還需通過實時監(jiān)測和調(diào)整焊接過程，確保每個焊點都能符合預(yù)期的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從而提高微風(fēng)扇電路板的整體質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

另外，在實際生產(chǎn)環(huán)境中，要考慮設(shè)備的維護和保養(yǎng)問題。由于激光錫球全自動焊錫機是一種高精度設(shè)備，其內(nèi)部的光學(xué)元件、機械傳動部件等都需要定期檢查和維護，以確保設(shè)備的長期穩(wěn)定運行。例如，定期清潔光學(xué)鏡片，防止灰塵等雜質(zhì)影響激光傳輸和聚焦效果；檢查機械傳動部件的潤滑情況，保證運動的精確性和穩(wěn)定性。同時，建立完善的設(shè)備故障預(yù)警和處理機制，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常時能夠及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，減少對生產(chǎn)的影響。

在操作人員培訓(xùn)方面，由于激光錫球全自動焊錫機的操作需要一定的專業(yè)知識和技能，企業(yè)需要對操作人員進行系統(tǒng)培訓(xùn)。培訓(xùn)內(nèi)容包括設(shè)備的基本原理、操作方法、參數(shù)設(shè)置、日常維護等方面。操作人員只有熟練掌握這些知識和技能，才能更好地操作設(shè)備，發(fā)揮設(shè)備的優(yōu)勢，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時，要加強操作人員的安全意識培訓(xùn)，因為激光設(shè)備存在一定的安全風(fēng)險，如激光輻射對眼睛的傷害等，確保操作人員在安全的環(huán)境下工作。

最后，從企業(yè)生產(chǎn)管理角度來看，要合理安排生產(chǎn)計劃，充分發(fā)揮激光錫球全自動焊錫機的生產(chǎn)能力。根據(jù)訂單需求、原材料供應(yīng)、設(shè)備維護計劃等因素，制定科學(xué)合理的生產(chǎn)計劃，避免設(shè)備閑置或過度使用。同時，要建立質(zhì)量追溯體系，對每一個焊接完成的微風(fēng)扇電路板進行編號和記錄，當(dāng)出現(xiàn)質(zhì)量問題時能夠快速追溯到生產(chǎn)環(huán)節(jié)，找出問題原因并采取相應(yīng)的改進措施，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)的生產(chǎn)管理水平。

四、結(jié)語

綜上所述，激光錫球全自動焊錫機在微風(fēng)扇電路板焊接中具有顯著優(yōu)勢，它為解決傳統(tǒng)手工焊錫和通用自動焊錫設(shè)備在中小規(guī)模生產(chǎn)中面臨的問題提供了有效的解決方案。通過精確的激光加熱原理、優(yōu)化的參數(shù)控制以及先進的運動和識別系統(tǒng)，這種焊錫機能夠在保證焊接質(zhì)量的同時提高生產(chǎn)效率，降低對人工操作的依賴和成本。然而，我們也不能忽視在實際應(yīng)用中設(shè)備維護、人員培訓(xùn)和生產(chǎn)管理等方面的重要性。只有全面考慮這些因素，企業(yè)才能充分發(fā)揮激光錫球全自動焊錫機的優(yōu)勢，在激烈的市場競爭中提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、提升生產(chǎn)效益，推動微風(fēng)扇等電子設(shè)備制造行業(yè)朝著更高效、更精密的方向發(fā)展。同時，隨著技術(shù)的不斷進步，我們期待激光錫焊技術(shù)在未來能進一步完善和創(chuàng)新，為電子制造領(lǐng)域帶來更多的可能性和突破。

本文由大研智造撰寫，專注于提供智能制造精密焊接領(lǐng)域的最新技術(shù)資訊和深度分析。大研智造是集研發(fā)生產(chǎn)銷售服務(wù)為一體的高精度激光錫球焊錫機技術(shù)廠家，擁有20年+的行業(yè)經(jīng)驗。想要了解更多關(guān)于激光焊錫機在智能制造精密焊接領(lǐng)域中的應(yīng)用，或是有特定的技術(shù)需求，請通過大研智造官網(wǎng)與我們聯(lián)系。歡迎來我司參觀、試機、免費打樣。

審核編輯 黃宇