ST-200模造机的技术改造

张伟刚 夏琦

摘 要：我公司是全国最大SMD－LED专业生产基地之一，年生产的各种LED灯达到3.6亿只左右，单位现使用的压模封装加工采用单模生产，不但造成工人劳动强度大，而且随着公司的生产规模不断的扩大，造成了生产产能的严重不足，生产效率低下等问题，通过分析原因和探索，最后，采用两模、不同型号的产品实现同时生产，对Chase进行改装、增加真空系统并对PLC控制系统重新进行编写等措施后，不但实现了大批量的自动化生产，同时降低劳动强度及大幅度的提升了生产效率，降低了单件产品的生产成本，提升了公司的经济效益。

关键词：模具改造；真空系统；PLC控制系统

引言

随着科技的发展，自动化程度的提高，人工成本的上升，大幅度提高生产效益显得越来越来重要。

而我公司是生产SMD－LED灯的专业厂家，年生产的各种LED灯达到3.6亿只左右，而每一只灯都需要有各种胶饼进行封胶作业，而此工序现由一人操作一台。试想一下比如一个工人一天工作八个小时，每生产一模的时间为10分钟，一刻不停的作业可以生产48模，每个月可完成1000模左右的生产量。而采用同型号两模或不同型号两模产品同时生产，则相当于每生产一模的时间就可以变为5分钟左右，每个月就可完成2000模左右的生产量。不但使产量提升了一倍左右，而且相当于1个工人完成了2个工人同时干一个月的工作量。而增加真空泵系统和对模具进行改造的成本大概在22000元左右，使用寿命一般在10年以上，仅此一项就减少了人员工资方面的成本。而且它可以提高公司整体的生产效率及生产成本和管理成本。

第一章 ST-200 模造机的现状与分析

1.1问题的提出

由于模造机适合于产品单一、批量大的生产，且操作相对比较简单，而随着公司销售规模的不断扩大，对产线的生产要求也越来越高，而生产设备又不可能马上都能到位，并且设备的投入成本又相当的大,而模造机的改造对产量的提升又是最快的。为此，大幅度提升模造机生产效益的技术改造被列为设备部的重点工作。

1.2原因与分析

要解决问题，首先要了解设备的特性，为什么原厂出厂时建议为一模两片生产，而不允许一模四片生产或两种不同型号的四片产品同时生产呢？主要是因为我司产品在压模时的生产工艺较难掌控，造成在生产过程中产品很容易出现气泡、填充不足、溢胶等大批量的不良品;根据我们的观察，如果想要大幅度的提升生产效率，关键是首先要降低压模时产品出现气泡、填充不足、溢胶等不良产品的比例,而要解决生产工艺上存在的困难，最好的办法就是对模造机进行改造，增加模造机的抽真空系统和对模具进行改装；经查找相关的资料和原厂进行技术资询，决定从以上方面着手对设备进行改造。

第二章确定改造方案及实施

根据我司的实现情况，对模具的改造相对比较简单，只需对下模穴进行改造并购买一些不同厚度的硅钢片即可，但真空源系统及相关控制系统的配件购买就比较困难，经过考察，查阅相关资料，针对我公司的产品要求，找到了合适我司产品用的抽真空系统和相关电气控制系统，并对PLC控制进行重新改动，从而不但达到了生产效率的大幅度提升，而且又提升了产品的品质提高。

2.1 旋片式真空泵的结构和工作原理及特点

2.1.1旋片式真空泵的工作原理说明

旋片式真空泵主要由定子、转子旋片、定盖、弹簧等零件组成。其结构是利用偏心地装在定子腔内的转子（转子的外圆与定子的内表面相切两者之间的间隙非常小）和转子槽内滑动的借助弹簧张力和离心力紧贴在定子内壁的两块旋片，当转子旋转时，始终沿定子的内壁滑动,不断地进行着吸气、压缩、排气过程，从而达到连续抽气的目的。 2.1.2旋片式真空泵的特点1.体积小、重量轻、噪音低。2.在环境温度5℃～40℃范围内，进气口压强小于1.3X103帕的条件下允许长期连续运转。3.设有自动防返油止回阀，启动方便。

2.2 方案的实施

根据产品工艺的要求,共同探讨如何来实现二片生产变为四片生产、或者两种规格各二片同时生产，同时必须要满足生产工艺的要求，经过多次的争论和反复研究,终于达成了一致意见。在保证、提升产品品质的前提来进一步提升产能，针对如何保证、提升产品的品质，对设备进行了以下改动，主要增加了抽真空系统和对模具进行改造，具体的实施过程如下：生产时操作工先把焊过线的半成品PCB板置于专用料架盘上，PCB板正面必须朝下，以防止碰倒已焊过的金线;并且PCB板上之缺口必须相对，以保证PCB板能顺利的放入CHASE内；再用专用携料架将PCB板放置于模具上，并确认PCB板与CHASE的定位OK后进行合模，用夹子取出已预热好的胶饼放至转进轴孔，按下转进键，转进挤胶杆将预热好的胶饼挤入模穴中的CHASE上；在合模、转进动作条件都满足的同时，使真空泵系统的电磁阀会自动得电工作；由于上模部分的模穴、CHASE是固定不动的，所以在上模的模穴上左右增加安装两根抽气用的铜管，两根铜管再通过三通接头后，把总气管再接至真空电磁阀一端，把真空电磁阀的另一端再接至真空储气罐，由于真空储气罐通过管路与真空泵的吸气腔始终是联在一起的，只要在PLC控制系统中增加真空泵的控制电路后，就可以实现对真空泵的单独控制，当真空泵工作时，真空储气罐马止就变为负压，所以只要通过控制真空电磁阀的开启与停止，就能实现在压模时使模腔内的气压为负压的要求，当真空电磁阀通电时，为增加模腔内抽真空的效果，需要增加合模时模腔的密封性，同时对下模的模腔的四周进行改造，把模腔的四周从原先的平口型改为在凹槽型，并在凹槽内铺上一层硅胶，由于我司的产品在生产时需要对产品进行加热，CHASE的加热温度控制在160度以下，CHASE的加热区与而铺有硅胶的凹槽又有一定间距，从而避免了硅胶不能承受高温而被溶化的可能，当按下合模键后，合模电磁阀得电，通过液压传动带动合模液压缸动作，使下模模腔紧紧的贴在上模模腔上，再按下转进键后，使转进电磁阀得电，通过液压传动带动转进液压缸动作，使转进挤胶杆慢速下降，徐徐的将预热好的胶饼推入合模好的模腔中。当完成合模、转进动作后，模腔内变为一个相对密封的空间，此时PLC自动会输出电压给真空电磁阀，使真空电磁阀动作，模腔内的空气就会被抽空，使模腔内相对也变成了真空，使预热好的胶饼在挤胶杆转进的控制过程中，增加了胶饼流动的性能，保证了在环氧树脂成型的过程中，大幅度的减少了气泡、龟裂产生的可能性。因为胶饼具有以下特点：经过高周波预热后，环氧树脂在高温的状况下先会变为半液体状，再经过几十秒的时间后，半液体状的环氧树脂又会变为固化的玻璃状结晶，从而完成了封装成型动作，所以真空系统的使用，直接提升了产品的品质。根据环氧树脂的特性，转进时间一般设为100秒至200秒，合模时间一般设为100秒至200秒，当转进、合模动作同时满足的情况下，PLC才会自动输出电压给真空电磁阀，使真空电磁阀动作，抽真空系统自动工作，当转进计时到达后，PLC输出给转进电磁阀的电压就会自动中断，转进挤胶杆会自动上升到原位，使模穴内无法保持在真空状态，若此时真空系统还处于工作状态，则真空泵的效果就一点也起不到作用了，所以当转进计时到达后， PLC在保证转进电磁阀自动失电的同时也使真空电磁阀自动失电，保证抽真空系统没有必要一直处于工作状态。以延长真空系统的工作寿命。同时为保证真空泵在运行过程中出现堵转、卡死等异常时能及时切除电源，对真空泵的电源控制电路中设有电流过载保护功能。

同时在生产过程中容易出现溢胶，也是我司一模采取两片生产的重要原因之一，由于我司生产的产品具有多样性，不同的产品配套使用的PCB板具有多种厚度，所以当不同的两种规格的产品在同一套模具上生产时，由于PCB的厚度本身就不一样，再加上不同规格的CHASE的高度又存在误差;而上模腔中的CHASE与上模腔穴在加工时本身在同一直线面上的，这样造成生产合模时使上模腔、下模腔没有充分贴在同一直线面上，使PCB板与CHASE没有紧密的接触在一起，造成在挤胶环转进的过程中，使一部分环氧树脂流到了PCB的圆孔中，轻微的会造成PCB的圆孔中出现鱼眼状溢胶现象，严重的会造成半片、成片性的背面溢胶，使产品在后续的生产中无法正常作业，造成大批量的次品、不良品的出现。针对这种不良现象，由于CHASE、中心快在加工时肯定有误差存在，再加上CHASE的修整、加工费用又很昂贵;决定通过增垫不同规格的硅钢片这个经济实用的办法，来解决溢胶这个问题，具体操作过程如下：为了消除PCB的溢胶，首先必须保证下模模穴中左右两边的CHASE、中心块与下模模穴的高度要处在同一水平面上;通过先观察试压模完的产品，针对两边CHASE上的PCB的溢胶情况，并结合中心块上环氧树脂覆盖厚度的情况，对CHASE、中心块增垫不同规格的硅钢片，经过多次试压模、多次调整硅钢片的厚度，直到没有出现溢胶、中心块上的胶头成型OK为止。通过上述调整保证了左、右两边的CHASE在合模后能处在同一水平度上，大幅度减少了产品出现溢胶的可能性，满足了四片同时生产或二种不同规格四片同时生产的要求；通过以上两项的改动、增加，不但使产品的品质有了进一步的提升，而且基本实现了产量提升了一倍的目的。

在生产过程中，为了进一步更好的控制产品的品质，可以通过调节合模溢流阀来实现合模压力的调整，调节转进溢流阀来实现转进压力的调整，并结合调节胶饼预热机的温度等参数的调整，来实现对制程工艺的控制，以保证产品的生产品质。

I/O分配：

输入 输出

SQ1 －X000KM1-Y000

SQ2 －X001 KM2-Y001

SQ3 －X002 KM3-Y002

SQ4 －X003 KM4-Y003

SQ5 －X004 KM5-Y004

SQ6 －X005

SQ7 －X006

SQ8 －X007

SQ9－X010

SQ10 －X011

SQ11 －X012

SQ12 －X013

外部接线图：

结论

ST-200模造机从过去运行中取得了显著的经济效益及社会的综合效益，达到了我们当初设计的预期目标。这次改造不但在保证生产工艺要求的情况下大幅度提升了品质，而且大大提高了生产的效益，从而给企业带来了良好的投资回报。

通过参考一些技术书籍，认真、详细分析原因，不但解决了技术难题，而且使我在工作中积累了宝贵的实践经验，收益非浅。此外，我还深深体会到，改革开放以来，社会不断进步，科技飞速发展，生活环境不断改善，设备日新月异不断更新，对我们从事机电设备维修工作来说，必须努力学习新知识、新技能、掌握新设备，拓宽知识面，才能跟上新形势，否则，就适应不了新的工作环境。

参考文献

[1] 王广怀.《液压技术应用》.哈尔滨工业大学出版社. 2001.5

[2] 《电工与电子基础》.机械工业出版社.1998.8

[3]邵海忠主编. 《最新电工手册》.化学工业出版社.2000.1