通信工程的本科生畢業(yè)論文
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通信工程的本科生畢業(yè)論文篇1
淺談真空鋁釬焊在某通信電子設備上的應用
引言
隨著科學技術的日新月異,各種形式復雜化、精細化和小型化的設計思路逐步被應用于各類新型通信設備上。面對日趨復雜的設備外形結構,尤其是無法用機械切削方式直接加工而得的產品時,將產品整體分解為各零部件,分別生產加工后再用釬焊方法進行整體組合,不失為一種優(yōu)秀的產品加工工藝。
1.概述釬焊技術
釬焊是采用比母材熔點低的金屬材料作釬料,將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點,低于母材熔化溫度,利用液態(tài)釬料潤濕母材,填充接頭間隙并與母材相互擴散實現連接焊件的加工方法。
將釬焊應用于不同的金屬材質時,就被冠以該種材料的釬焊,如鋁釬焊、銅釬焊等。由于我所通信設備多為鋁材,因此本文著重對鋁釬焊進行研究探討。
鋁釬焊按使用設備的不同,分為真空爐焊、鹽浴焊和手工火焰焊,其優(yōu)缺點分別為:
A)、真空爐焊的焊接質量穩(wěn)定,焊后焊縫美觀,但焊接成本較高且只能用于平焊縫的焊接;
B)、鹽浴焊的成本較低,焊接質量相對穩(wěn)定,但只能對存在同類焊縫的工件進行焊接,而且對工件表面易產生表面腐蝕;
C)、手工火焰焊的操作較為靈活,適用于任何種類的焊縫焊件,成本最低,但焊接質量是三種鋁釬焊中最不穩(wěn)定的。
2.我所產品對鋁釬焊的選擇應用
某型通信設備的主機殼體(以下簡稱殼體)是該項目的一個重要結構件,見圖1。該殼體內集中了13塊單元電路印制板,這13塊單元電路板是實現該型設備系統(tǒng)功能的核心所在。因此,確保每塊電路板裝配精確且具有良好的接地性能是非常必要的。由圖示及相關技術要求可知,殼體機械加工的主要難點在于:殼體內存在的燕尾槽(長度約80mm)與每塊隔板之間的接觸距離過長,并且燕尾槽自身的彈簧固定片相對于殼體過薄,如果采用傳統(tǒng)的機械加工方法,則無法完成殼體加工。出于對殼體的機械性能和加工精度的考量,在排除了傳統(tǒng)切削減量法、整件壓鑄法后,采用了既能符合殼體結構特性、又可以滿足批量生產的真空鋁釬焊方案。
3.真空鋁釬焊的方案確定及過程分析
3.1真空鋁釬焊的方案確定
鋁釬焊加工件質量取決于焊接前各零部件的加工精度、完整有效的定位安裝方案和對整個焊接過程的質量控制。在這三者中,筆者認為最重要的在于如何去設計完善一套成熟、穩(wěn)定的產品加工工藝方案,若方案正確,后續(xù)的所有過程控制工作才不會做無用功。
針對殼體的結構形式,研究人員在最初設計鋁釬焊加工方案時,采用了常規(guī)的裝配思路,即先將待焊件放入焊接位置處,然后將殼體中的側板及隔板放置到位。然而通過實際加工發(fā)現,采用該方案根本無法達到預期的裝配目的。不是裝配后殼體無法合攏,就是側板或隔板倒偏,甚至出現焊片被彈出等現象。為了驗證該現象不是偶發(fā)現象,研究人員又進行了三次試裝配,結果均相同,證明了該方案存在嚴重缺陷。
通過對實驗零件的仔細測算、縝密分析后,研究人員發(fā)現由于加工誤差、不同厚度的金屬件的應力差異,導致了上述問題的發(fā)生??紤]到批量生產的效率問題、生產過程的成本控制問題,沒有刻意去強調機械加工的高精度,而是想方設法地改進加工順序及裝配過程控制,重新確定了一種加工方案。首先將兩塊導軌板平置于桌面,將待焊件放入對應位置,然后在其中一塊導軌板兩側嵌入側板后,將另一塊導軌板與其拼接,輕敲裝配到位后,將殼體垂直放置,并用事先加工完成的定位工裝板將外殼體連接,然后按導軌板間的間距對隔板整形,將所有隔板緩慢插入殼體,全部裝配到位后,拆掉工裝板,并立刻進行鋁釬焊接。通過這一改進后的工藝方案,順利地解決了殼體裝配不牢固的現象。
3.2真空鋁釬焊的過程分析
“工欲善其事,必先利其器”,要想詳細、有效地對真空鋁釬焊的生產過程進行過程控制,一套行之有效的釬焊工藝規(guī)范就必不可少。工藝人員針對這一需求,編制了“某通信設備殼體真空鋁釬焊技術工藝規(guī)范”。該規(guī)范明確了釬焊的設備(見圖2)、溫度控制過程、環(huán)境要求以及焊接完成后的清洗要求。工藝人員根據該規(guī)范的相關要求,編制了鋁釬焊生產過程記錄表,跟蹤記錄生產過程的每一個步驟,確保了產品質量的可靠性,令產品具有可追溯性。
3.3真空鋁釬焊生產過程的難點及解決方案
3.3.1結構件焊縫間隙的控制問題
鋁釬焊最重要的尺寸就是被焊件的裝配間隙,這一指標直接影響著整件的焊接質量。若焊接槽的間隙過大,則焊接質量不易控制,有可能產生脫焊等現象;如果加工間隙過小,則將會影響各插裝隔板的裝配過程。
針對這一問題,研究人員仔細分析了相關圖紙及裝配過程。根據圖紙上要求的導軌板寬度 ,對生產過程進行了加工改進。直接選用厚度為4mm的鋁板進行批次加工,鋁板實測尺寸一般在3.85~3.88mm之間,因此,按其裝配要求將尺寸加工至3.86mm,并開槽加工即可。通過該改進方案并進行了實際裝配,殼體裝配良好。
3.3.2爐內盒體的外形定位問題
在裝配過程中,研究人員采用了工裝夾緊以保證裝配尺寸的方案,但裝配工裝由于材料問題無法隨爐進行釬焊操作。為了保證爐內盒體的外形尺寸不變形,根據真空鋁釬焊的工藝參數及外形加工尺寸,研究人員設計了不銹鋼夾壓模板保證焊接面的緊貼。在爐內溫度達到605±2℃、真空度在10-4的狀態(tài)下,由加壓模板來保證焊接面的貼合,無盒體形變,并提高了釬焊焊接質量。該夾壓模板經過實際生產驗證,完全可以保障產品質量。
3.3.3防止隔板的滑移現象
在進行首件加工時,原本裝配到位的工件由于忽略了定位問題,在焊接完成后,雖然各焊縫均焊接完成無缺陷,卻發(fā)現原本按一定間隔焊接的隔板有部分出現偏移,未焊接在規(guī)定的尺寸上,從而導致首件加工的失敗。
經過仔細分析比對后,研究人員確定了沖鉚定位這一簡易可行的方案,即在工裝的配合下,將盒體各零件按尺寸裝配到位,然后用沖鉚頭在隔板兩端的盒體上漲鉚一點,令其無法在盒體內自由滑動。按上述方案加工了5件試樣,其中4件完全合格,有1件由于漲鉚力量控制不佳,導致焊縫不良;在總結了試樣經驗后,研究人員確定了這一裝配方案,并明確裝配時沖鉚力不可過大,不能使各隔板的焊縫間隙變大,在后續(xù)裝配中均得以合格,從而解決了進爐后隔板自身的滑移問題。
4. 結束語
在機械加工技術不斷飛速發(fā)展的今天,真空鋁釬焊并非是該產品的唯一可行方案,例如3D打印等新型加工技術也可以較完美地解決這一問題。但面對大批量生產時,采取機械分塊加工后再用真空鋁釬焊成型的方法,則是當下的最佳解決辦法。當然,我們不能滿足于現狀,在現有基礎之上,追趕最新的生產技術,順應我國生產制造的需求,為我國先進生產添磚加瓦。
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