么世界

（天津普林電路股份有限公司，天津 300250）

1 前言

產能（Capacity）指生產能力，也就是指在計劃期內，企業(yè)參與生產的全部固定資產，在既有的條件下，所能生產的產品數量。每個企業(yè)領導者都十分關心產能，是因為他隨時需要知道企業(yè)的生產能力能否與市場需求相適應。當需求旺盛時，他需要考慮如何增加生產能力，以滿足需求的增長；當需求不足時，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。

產能可分為理論產能、標準產能、實際產能，理論產能指在人、機、物、法、環(huán)均處于理想狀態(tài)時所能達到的最大產能；標準產能指在理論產能的基礎上排除時間、空間、不良等損失后所能達到的產能、實際產能指在實際生產中所能達到的產能。

影響PCB成型這一制程的因素主要分為兩類：一是理論產能影響因素，二是標準產能影響因素。

文章主要結合PCB成型這一制程從影響理論產能、標準產能的主要因素進行技術分析和改善。

2 理論產能影響因素分析及改善措施

2.1 理論產能影響因素

理論產能主要受坯板尺寸、坯板利用率、銑加工時間及疊板數影響，如圖1所示。

圖1 理論產能影響因素

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PCB全制程是十分有利的，對此不再進行論述。

2.3 銑加工時間

銑加工時間是理論產能的直接影響因素，加工時間是由三方面決定的：即程序因素、設備因素、加工參數。

2.3.1 程序設計

程序設計的水平直接影響著加工時間及產品質量。我司某時間段內投產產品的程序分析，共145種產品，其中可以通過程序優(yōu)化而降低加工時間的有35種，比例為24%，可改善的空間是非常大的。

進而對可優(yōu)化的產品進行了優(yōu)化，對比了優(yōu)化前后的加工時間，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)化前后的加工時間

對于程序的優(yōu)化設計應著重以下幾點：

（1）走刀路線最簡。

走刀路線是刀具相對工件的運動軌跡和方向，即刀具從下刀位置起至加工結束所經過的全部路線。對于走刀路線的設計要求要有順序，即按照從左往右、從內向外的這一基本原則，將走刀路線設計到最短，減少機床空運行時間，從而降低加工時間。如圖2所示為某產品銑槽的原路線（箭頭標識），圖3所示為優(yōu)化后的路線，較原程序設計路線明顯減少。

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，銑刀的有效刃長增長，這樣加工的有效板厚增加，可以提升疊板數，從而提升效率。

②大刀徑銑刀壽命較小刀徑銑刀壽命要長。對于普通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，小刀徑銑刀在加工過程中易出現折刀現象，而大刀徑銑刀可以減少此問題的發(fā)生。

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

圖4 內角因素

（3）沖+銑的應用。

對于需要切削面積較大的產品可以采用沖+銑工藝。首先進行粗沖，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際外形情況而定。

（4）下刀位置。

下刀點應盡量在鉆孔中完成，因為無論從加工速度和品質上來講，鉆機加工都要比銑床好的多，對于一些特殊板材如在銑外形中鉆下刀點還會產生劈孔現象。對下刀點的選擇也應該盡量從程序設計上盡量減少。如圖6所示，銑“T”字槽，順序為先銑橫槽再銑豎槽，則當在G1位置設計下刀點時G2不需再設計下刀點。

圖5 沖板選擇

圖6 下刀點

2.3.2 設備因素

設備是影響加工時間及產品質量的重要因素。設備的日常維護是極其重要的，如主軸跳動值及夾頭扭力是加工精度、斷刀的重要影響因素。機床X、Y的精度也應該定期檢測、校正。此外，吸塵壓力會影響刀具的磨損，吸塵壓力過小會加劇刀具的磨損、提升換刀的頻率，這樣會增加材料及工時成本。

2.3.3 切削要素（加工參數）

（1）切削速度V，指在單位時間內，刀具和工件在主運動方向上的相對位移。 V=πdn/1000×60，其中d為刀徑，n為轉速。所以為了保證切削速度，隨著刀徑的減小其轉速會提升。

（2）進給量f，指在主運動每轉一轉或單位時間內，刀具和工件之間在進給運動方向上的相對位移。走刀速是銑外形的參數之一，適當降低走刀速可以提升尺寸精度，降低主軸的負荷，但是會降低產能。所以走刀速需要綜合考慮，結合板材類型、精度要求、產能而定。

（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量、生產率，刀具磨損等。

2.4 疊板數

疊板數直接影響產能高低。疊板數主要受刀具刃長、板厚、銅厚、板材類型、吸塵壓力決定。一般以刀徑設定疊板數，可根據排屑槽長度及墊板吃刀量計算可加工的總板厚。此外，疊板數還應考慮精度的要求，對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 標準產能影響因素分析及改善措施

標準產能主要受設備保養(yǎng)、首枚加工時間及次數、上下板時間等影響，如圖7所示。

圖7 標準產能影響因素

對于標準產能的影響因素可以使用帕累托圖找出主要因素。

對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緩S產品類型特點而定。

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

4 總結

以上為改善PCB成型產能的一些要點和方法，對于PCB成型產能的改善要全面考慮，結合實際，找出重點。從產品特點、質量要求、產能、設備水平綜合定義加工參數及條件。在此與行業(yè)同仁分享，由于水平有限，不足之處請批評、指正。

[1] (美)R.S.Khandpuy 印制電路板-設計、制造、裝配與測試[M]，機械工業(yè)出版社,2008.

[2] 盧秉恒 機械制造技術基礎[M],機械工業(yè)出版社,2013.

[3] 陳明.機械制造工藝學,機械工業(yè)出版社,2005.

[4] 何貢.互換性與測量技術,中國計量出版社,2000.

[5] 焦云峰 提升外形加工精度的技術因素分析,2010秋季國際PCB技術/論壇.