电子智造工程技术与实践
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2.1 电子智造工厂生产线

电子智造工厂包括:板级制造生产线、整机装配流水线和仓储物流系统三大部分,如图1.4.2所示,电子智造工厂生产流程如图2.1.1所示。工业自动化4.0特征之一是采用机器人技术,用工业机器人取代整机装配流水线上的工人,实现无人化工厂。

图2.1.1 电子智造工厂生产流程

板级制造生产线:SMT生产线(主体)、THT插装线、清洗线、在线检测线、三防涂覆线、老化线等;采用自动化很高的专业生产线。

整机装配流水线:部件装配线、总装线、检测线和包装线;由工业机器人取代传统人工。

工业机器人:装配机器人、焊接机器人、搬运机器人、总装机器人、分拣机器人和包装机器人。

仓储物流系统:一般采用智能仓库和AVG车。

2.1.1 板级制造生产线

板级制造生产线采用自动化很高的专业生产线。

1.SMT生产线(主体)和THT插装线

表面组装技术(Surface Mounting Technology,SMT)是目前电子整机产品制造的主流技术,如图2.1.2所示。表面组装技术是一种无须在印制板上钻插装孔,直接将表面组装元器件贴、焊到印制电路板表面规定位置上的电路装联技术。SMT技术与THT技术的本质区别是“贴”和“插”,如图2.1.3所示。

图2.1.2 SMT生产线

图2.1.3 THT和SMT比较

从技术角度上讲,SMT技术是元器件、印制板、线路设计、组装工艺和设备、材料和检查技术等的复合技术,如图2.1.4所示。SMT设计是SMT在多支持技术之间的联系桥梁和关键技术。SMC/SMD是SMT的基础,SMT应用的好坏,50%以上取决于对SMC/SMD的掌握程度和开发能力。基板是元器件互连的结构件,在保证电子组装的电气性能和可能性方面起着重要的作用。组装工艺和设备是实现SMT产品的工具和手段,决定着生产率和质量成果。检测技术则是SMT产品质量的重要保证。

图2.1.4 SMT技术组成

2.板级制造辅助生产线

板级制造辅助生产线主要包括清洗生产线、在线检测线、三防涂覆线、老化线等。PCB制板线一般在PCB厂家完成,给定EDA设计图,生产出PCB。

分板生产线主要完成拼板的PCB自动上线、分板、自动分拣、自动下线等,如图2.1.5所示。PCBA清洗生产线主要完成PCB的超声清洗,如图2.1.6所示。

图2.1.5 分板生产线

图2.1.6 PCBA清洗生产线

三防涂覆线主要完成检测合格的PCB三防漆(防尘、防水、防潮)的自动涂覆、固化、检测等,如图2.1.7所示。

图2.1.7 三防涂覆线

在线检测线主要完成PCB飞针测试、功能测试(常温)等。

老化线依据不同的电子产品设置老化测试方式和流程。完成产品扫码、接装老化或振动台架、分拣不合格品、合格品下线等,如图2.1.8所示。

图2.1.8 老化线

另外,刻码生产线主要将PCB光板进行刻码,完成后由AVG车运送到SMT线投入生产,如图2.1.9所示。

图2.1.9 刻码生产线

2.1.2 SMT生产线手机操作实训

1.面板生产操作

通过SMT设备生产面板,模拟生产操作,丝印机面板操作如图2.1.10所示。

图2.1.10 丝印机面板操作

● 单击“运行RUN”按钮,调出程式名对应的动画。

● 单击“轨道调宽”“上/下PCB板”“调定位针”“校正刮刀”“载入模板”“载入锡膏”等按钮,调出相应动画。

2.手机App生产操作

通过手机App操作SMT设备操作平台,模拟生产操作。手机操作SMT设备操作平台上相应按钮动作,如图2.2.11所示。不久的将来,随着手机功能的强大,可进入手机的虚拟制造工厂环境中,模拟生产操作。

图2.1.11 手机操作

2.1.3 整机制造生产线

实训:通过观看各类视频,学习了解电子生产线。

1.整机装配生产线组成

整机装配生产线包括部件装配线、总装线、检测线和包装线。电子工业从来都既是技术密集型,又是劳动密集型的行业。生产电子产品,采用流水作业的组织形式,由工业机器人取代传统人工方式。

部件装配线主要完成PCB上的接插件自动插装、自动焊接等生产,如图2.1.12所示。总装线主要完成电子产品的装配作业,如图2.1.13所示,选择合适的人工工位和机器人自动工位协同作业组合,实现在装配过程中的柔性化和实用化,即将PCBA、液晶显示屏、电源开关组件、上下壳体等装配成一个完整的电子产品。电子产品总装完成后,在检测线上上电开机检查产品性能和功能。包装线主要完成成品电子产品的包装码垛作业,如图2.1.14所示。

图2.1.12 部件装配线

图2.1.13 总装线

图2.1.14 包装线

2.生产线布局方式

柔性生产线体基于精益的柔性智能生产线布局实现,布局方式主要是直线型、骨架型、精益U型线,如图2.1.15所示。

图2.1.15 布局方式

智能线体的设计遵循几大基本准则:确定制造节拍、确定作业顺序、确定标准手段、搬运工作标准化、少人化、多能工培养,更是遵循工作的三不政策:不摇头、不转身、不“插秧”。

线体的工位布局:要求操作安全、舒适;照明合理、视觉效果好;查看工艺便利、照明度高;SOP完整、目视化程度高。工位布局合理利用流水线宽度,实现产品与零件并线流动,产品轨道周边布有空看板回收层、实看板发放层、组装区域两侧的小物盘。

智能线体包括:WIP零库存、搬运无人化、设备智能交通(物流按节拍配送)、电子看板系统(数据动态显示)、仓库智能化系统、移动大数据应用系统、集中控制指挥系统、能源管理系统等,使得工厂更加智能化。