李 強(qiáng)，任 劍，慕 悅，黃 永

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二研究所，山西 太原 030024)

薄膜電容器廣泛用于開關(guān)電源、充電器、節(jié)能燈、電子鎮(zhèn)流器、有線電視、通信產(chǎn)品、家用電器等行業(yè)。由于電容引線焊接是生產(chǎn)薄膜電容器必不可少的一道工序，因此薄膜電容焊接機(jī)的研制與生產(chǎn)也成為必然。

薄膜電容焊接機(jī)是一種把定形的引線沿徑向焊接在金屬噴涂后的電容元件(包括鋁箔型的電容元器件)的兩側(cè)，并在夾具上進(jìn)行編帶加工的機(jī)器。

1 薄膜電容焊接機(jī)工作原理

焊接部件是將已經(jīng)切斷的兩根電容引線即鍍錫銅線，送至帶焊接電容的兩側(cè)既噴金層，通過(guò)焊接電極將高壓大電流瞬間導(dǎo)入電容引線與電容的噴金層并形成電流回路，使引線在瞬間產(chǎn)生的高溫下熔焊在電容兩側(cè)端面上。

2 產(chǎn)品示意

焊接后電容(如圖1所示)。

圖1 焊接后電容

焊接后的合格電容最重要的兩個(gè)指標(biāo)：

(1)俯視焊后電容，兩端引線位于同一水平面上；側(cè)視電容，兩端引線均居中于電容側(cè)端面；

（2）焊接后的引線需熔嵌于電容噴金端面，嵌入最大量如圖所示為0.1 mm即外露引線厚度約0.4 mm。同時(shí)施加一定外力也無(wú)法將引線剝離電容。

3 焊接機(jī)關(guān)鍵部件

焊接機(jī)最重要的部件是焊接部件，而焊接部件主要由6個(gè)小部件構(gòu)成，(如圖2所示)。

圖2 焊接機(jī)構(gòu)

(1)焊接壓力氣缸：在焊接電容時(shí)提供一定的壓力，保證引線能夠嵌入電容端面約0.1 mm。

(2)焊接電極：最終對(duì)電容進(jìn)行焊接的材料，采用鉬作為焊接材料。

(3)焊接電極座：用于安裝固定焊接電極的零件。

(4)引線夾子：用于夾持引線的小部件。

(5)焊接導(dǎo)電銅皮：一方面用于支撐焊接電極座，另一方面作為導(dǎo)電體連接焊接電極座及焊接部件基座。

(6)焊接部件基座：裝載焊接導(dǎo)電銅皮并與焊接電源相連。

4 焊接機(jī)研制及調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問題

(1)個(gè)別電容在焊接后，兩端引線不在同一水平面上。

問題分析：

(a)電容本身是傾斜的；

(b)兩端的引線夾子不在同一水平面上；

(c)焊接過(guò)程中，引線受到外力影響，位置跑偏。

其中問題a與b的解決，主要依賴于零件的設(shè)計(jì)及加工精度。將夾持電容的夾子的平面及夾持引線的夾子部件標(biāo)注一定的形位公差即可保證電容與引線的位置；而c問題的解決則需要對(duì)焊接部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的優(yōu)化處理。

(2)有些電容在焊接后，引線無(wú)焊接，或是焊接的不牢，很容易從電容上剝離開。

問題分析：

(a)焊接壓力不夠；

(b)焊接電流不夠大。

以上問題可以依賴調(diào)節(jié)氣動(dòng)元件的壓力閥和焊接電源的參數(shù)設(shè)置來(lái)解決。

5 出現(xiàn)問題的解決方法

5.1 引線夾子不在同一水平面的解決方法

由前述分析可知，要使電容兩端引線位于同一水平面，則要求兩端引線夾子的支撐端面必須位于同一水平面。而兩側(cè)引線夾子的安裝累加于四級(jí)零件之上。所以要保證兩側(cè)引線夾子的高度一致，除了要保證兩側(cè)引線夾子的支撐端面到安裝孔位置的公差之外，還需要保證其下面的四級(jí)零件的累積定位公差，則需要使每個(gè)零件在豎直高度上對(duì)引線夾子支撐面的影響在±0.01 mm，最終的累積定位公差保證在±0.04 mm。這樣，從零件的制造工藝上就能夠保證兩端引線位于同一水平面上。

5.2 焊接部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)

焊接部件示意圖如圖3所示，改進(jìn)后示意圖如圖4所示。

圖3 焊接部件

圖4 改進(jìn)后的焊接部件

對(duì)比說(shuō)明：

在焊接部件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)過(guò)程中，我們除了保留焊接部件基座以外，所有其他主要小部件都進(jìn)行了較大的改動(dòng)。主要改進(jìn)：

(1)將焊接電極進(jìn)行了從外形到材料全面改進(jìn)，焊接電極是一個(gè)5 mm×5 mm×32 mm的長(zhǎng)方體鉬棒。我們將其改為銅主體鉬焊頭的焊接體，同時(shí)將其焊接端面改至半圓弧，減小了焊接面積。這樣做有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是減小了焊接面，使電流經(jīng)過(guò)更小的端面導(dǎo)入引線及電容噴金面，增加了焊接面的阻值，使之在焊接時(shí)產(chǎn)生更大的熱量來(lái)熔化電容引線；二是由于銅的導(dǎo)電率要高于鉬的導(dǎo)電率，所以采用銅主體可以使焊接電流的損耗進(jìn)一步減少。

(2)將焊接電極座也進(jìn)行了全面的改進(jìn)，原焊接電極座形狀復(fù)雜，不易加工；且固定焊接電極的方式是采用壓片靠摩擦力壓緊，這種方式，在長(zhǎng)時(shí)間作用下，會(huì)使焊接電極跑位，同時(shí)壓片也容易折斷。而新改進(jìn)的焊接電極座首先形狀簡(jiǎn)單，易于加工，同時(shí)與焊接電極的連接方式改為鑲嵌定位，螺釘連接，使焊接電極絕對(duì)不會(huì)發(fā)生位置偏移。

(3)去除了焊接導(dǎo)電銅皮，增加了焊接壓力導(dǎo)軌。

導(dǎo)電銅皮的作用除了用于將焊接電流導(dǎo)入焊接電極外，還有個(gè)很重要的作用是支撐焊接電極座，即以一組0.1mm厚度的銅皮疊加一起去支撐電極座，這樣做的缺點(diǎn)有兩個(gè)：一是要將如此薄的銅皮裁剪的非常整齊并在其上做定位孔，加工難度非常的高。二是所有銅皮疊加在一起厚度也不會(huì)超過(guò)2mm，其剛性非常的差，所以焊接電極座的重力就可能把銅皮壓彎，影響焊接電極在豎直方向上的定位。在焊接過(guò)程中，由于焊接電極先與引線相接觸，由于其在豎直方向上的偏移，很可能導(dǎo)致引線隨之發(fā)生偏移，導(dǎo)致兩端引線在焊接后不位于同一水平面上。還有一點(diǎn)，就是由于每對(duì)焊接電極之間要求0.2～0.5mm的間隙，所以以銅皮連接方式裝配成的焊接電極組，在調(diào)節(jié)間隙方面比較困難，同時(shí)隨著時(shí)間的延續(xù)，焊接電極對(duì)之間的間隙很有可能發(fā)生變化，或者使電極對(duì)接觸，發(fā)生短路，或者距離過(guò)大，導(dǎo)致焊接效果不好。

增加焊接壓力導(dǎo)軌好處在于：一是以剛性的零件替代了柔性的銅皮，來(lái)對(duì)焊接電極座定位，在豎直和前后方向上均對(duì)焊接電極產(chǎn)生約束，只允許焊接電極有水平方向上的自由度，保證了焊接電極的精確定位。二是由于去除了銅皮，則使焊接電流直接通過(guò)焊接導(dǎo)電棒導(dǎo)入焊接電極座，每組焊接電極省去了約30個(gè)銅皮。

(4)新增加了電極限位片。原焊接壓力氣缸前端的活動(dòng)支撐座頂住焊接電極座，而由于焊接導(dǎo)電銅皮的柔性，使其在水平方向上的運(yùn)動(dòng)具有不定性，會(huì)產(chǎn)生脫離焊接壓力活動(dòng)支撐座的可能性，影響焊接效果。增加電極限位片后，在非焊接狀態(tài)時(shí)即使焊接電極座與活動(dòng)支撐座始終接觸。在焊接時(shí)，焊接電極座只會(huì)沿與焊接壓力相對(duì)的方向移動(dòng)即具有了方向性，不會(huì)脫離電極限位片，可靠的保證了焊接壓力的施加。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)薄膜電容焊接機(jī)的焊接部件機(jī)械結(jié)構(gòu)的改進(jìn)及其上重要零件材料的更換，使其結(jié)構(gòu)進(jìn)一步得到優(yōu)化，增加了焊接電極的定位精度及穩(wěn)定性，同時(shí)減少了焊接電流的損耗環(huán)節(jié)。最終整體結(jié)構(gòu)得到完善，焊接電容的質(zhì)量得以提升。

[1]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第8版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]孫桓，陳作模.機(jī)械原理(第6版)[M].北京：高等教育出版社，2001.