变压器骨架生产工艺

变压器骨架生产工艺PostBy：2011-4-1316:12:00骨架，又名变压器骨架，或变压器线架，英文统称为Bobbin，是变压器的主体结构组成部分。变压器在当今社会被广泛的使用，对应的主体也必不可少，所以目前骨架有着无可取代的作用。骨架一般按变压器所使用的磁芯(或铁芯)型号进行分类，有EI、EE、EF、EPC、ER、RM、PQ、UU等型号，而每个型号又可按磁芯(或铁芯)大小进行区分，如EE5、EE8、EE13、EE19等大小不一的型号。骨架按形状分为：立式和卧式两种；按变压器的工作频率又分为高频骨架和低频骨架两种，这里所讲的频率，并不是指使用的次数，而是指变压器在工作时周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)，简称赫，也常用千赫(kHz)或兆赫(MHz)或GHz做单位；按骨架的针脚使用性质，又分为传统式骨架（DIP）和帖片式骨架（SMD）两种。骨架在变压器中的作用主要有以下几点：1为变压器中的铜线提供缠绕的空间，2固定变压器中的磁芯。3骨架中的线槽为变压器生产绕线时提供过线的路径。4骨架中的金属针脚为变压器之铜线缠绕的支柱；经过焊锡后与PCB板相连接，在变压器工作时起到导电的作用。5骨架底部的挡墙，可使变压器与PCB板产生固定的作用；为焊锡时产生的锡堆与PCB板，和磁芯与PCB板，提供一定距离空间；隔离磁芯与锡堆，避免发生耐压不良。6骨架中的凸点、凹点或倒角，可决定变压器使用时放置方向或针脚顺序。现在，让我们了解一下骨架的生产工艺，以及各个工艺的管控要点：1产品设计以及模具设计制造该过程一般按客户(变压器生产商)要求设计骨架的详细结构，目前多为客户设计骨架，由骨架生产商按设计好的骨架直接开模。但也有少数情况是客户提供样品或简单的设计图，由骨架生产商配合完成前期的设计工作。骨架在设计时，需注意以下细节问题，以减少在生产时经常会发生的一些不良。①在骨架设计前期，设计人员需清楚了解骨架在客户处的使用情况。包括客户的变压器成品要求，如外形尺寸等；变压器生产工艺及各工艺的生产条件，如焊锡温度、焊锡时间、烘烤温度、绕线方式等；与该款骨架配合之磁芯型号、尺寸等。总之骨架在客户端使用时的注意事项，务必了解清楚，才能更好的开展接下来的设计工作。②在骨架结构设计时，应依据客户提供的图面或样品，加上自己的设计经验，尽量以3D进行模型设计，避免2D建图和修改的缺陷，然后逐步进行修改，以至最终定案。如果是客户设计不合理，应该主动提出与客户技术人员共同重新确认骨架结构。骨架在设计时，需注意以下几方面：A原材料需符合客户的制程和要求，一定要按材质的特性进行骨架设计。一般参照黄卡进行骨架壁厚的确认；同时参照黄卡显示的温度，与客户制程的烘烤及焊锡温度作对比，是否满足客户之工艺条件。如GE的N300X原料之RTIElec温度为105度，客户烘烤温度为130度，显然这款原料是不符合客户工艺条件的。B金属针脚，能顺利通过或平帖客户端的PCB板，一般使用铁(钢)质针脚较多。针对客户有特殊要求针脚有更好的导电性的情况时，需考虑用铜质等导电性较好的材料。C目前RoHS、无卤、SVHC等环保要求越来越急迫，选材的同时需满足这些要求。D需符合变压器型号要求，外形尺寸需小于变压器成品尺寸。E芯孔需配合磁芯中柱尺寸，一般比磁芯的上限公差要大；固定磁芯的叶片一般比磁芯的内径下限公差要小。这样设计的目的在于，为方便后续的磨损修模。帖片类骨架为配合客户的自动绕线作业中的松紧恰当要求(绕线过程中配合较松会使骨架脱落，紧了则操作员很难插入或拔出)，芯孔与绕线治具的配合公差则应控制在0.05左右。F过线槽为铜线的拐线路径，同时为避免生产中出现破损、插针裂脚、夹砂等异常情况，所以过线槽的宽度需终合考虑：铜线的直径、针孔边缘壁厚、毛边处理砂粒大小。一般情况下，过线槽适合做大，这样可以避免夹砂，也方便客户过铜线，但过线槽做大后，剩余的针孔边缘壁厚便会偏小，插针生产时容易出现裂脚。G针孔不宜太深，针孔底部的壁厚需保证在0.5mm以上，避免插针时出现插裂或插穿孔的不良。H需做R角过渡，除增加强度防止破损外，还可改善生产时的一些问题。特别是过线槽边缘，可防止把铜线外层的绝缘漆包膜刮伤；芯孔边缘可方便磁芯插入；绕线管四周可增加叶片的强度等。I需设计插针防反向结构，以凸点效果最佳，这样可以在跑道对应的方向增加凹槽与凸点对应，避免产品放反而导致的脚位错。J挡墙较高或叶片较大的骨架，需设计脱模斜度，方便生产时脱模。K骨架有配套的盖子(Cover)时，应该注意与盖子的配合部位的尺寸。L帖片式骨架绕线管中间的叶片，应该设计相应的挂钩，防止绕线时铜线不到位的情况；叶片上还应该设计缺口，以便绕线针顺利通过。M进料口处最好设计凹陷的缺口，视骨架大小而定，一般凹陷的缺口深0.5-1.0mm。这样可以避免因拨料时的残留原料影响产品的外形尺寸。如果无法设计缺口，在增加磨进料口的治具，以符合尺寸要求。N壁厚较厚的塑胶骨架，应在塑胶多的地方设计凹陷的缺口，尽量保证壁厚均匀，避免出现严重的缩水现象。③模具设计和制造。A客户只是试样而开发的样品，模具一般可设计一穴或两穴，以打样生产为目的即可，客户特别要求小批量生产的，可对模具进行热处理或选较好的钢材。B批量生产的产品，在设计时可将产品以整条直线排列，以便模具型腔、流道、排气槽的加工。C前模、后模及滑块相互配合的部位，应该设计配合斜度，避免直接相碰而发生模具损坏。D型腔较深部位(如底部凸点或挡墙)，应该设计脱模斜度和排气孔，以便成型时排气顺畅而减少少料的发生。E模具镶件规格尽量通用和易于更换清理，以便及时更换和维修。④样品检测和承认阶段。工程或业务在送样时，须对产品进行严格测试和把关：A产品尺寸，其中尤以客户要求的重要部位、壁厚作为管控的重点。B强度测试，一般骨架可达到3Kgf，对于结构比较单薄或产品较小时，强度相对较小。C耐电压测试，通过高压测试(如3.5KV,2mA,60S的耐压条件)，可在设计阶段避免因选材、壁厚不合理而引发的耐压不良。D焊锡测试，测试针脚上锡情况，以及经瞬间(1-3S)高温后本体的变形、起泡情况。E产品平整度，测试与PCB板接触的底部凸点或平面，是否有翘曲变形的状况，一般业界以0.1mmmax作为管控的标准，骨架越大，可对平整度尺寸进行放宽。目前帖片式骨架之针脚平帖度管控最为严格，因为针脚平帖度是直接与PCB平帖相联系的管控点。F客户有要求对重要部位作CPK管控时，需增加CPK确认。G客户承认产品后，应保留送样产品及客户签回的承认书。H资料文件(产品规格图、作业标准书、全检指导书、包装规范等)需发行至相关部门，以便后续量产时对产品品质的管控。I骨架变更时，在图面作好变更标识，增加版本变更的详细记录；同时对变更前产品作出隔离处理，避免改模前和改模后的产品混料。2骨架生产阶段①射出成型该过程是将高温状态下的融熔电木原料、塑胶料通过射出成型机的压力，喷射到骨架模具型腔中，经过一定的成型和冷却时间，经由顶出系统使骨架脱离模具。该过程管控的重点为射出时的温度、压力，以及塑胶料中再生料的配比。射出温度和压力的变化，必定影响产品基本尺寸的变化、产品强度及特性的变化，以及毛边的厚薄变化，毛边厚薄状况也会直接影响下一工序的运作。该过程可由PQC导入SPC对这一系列的变化进行监控，以便尽早发现变化之处，尽早作出相应的调整，从而更加保证产品的质量。对生产完毕的模具，需进行及时的清理和保养，以延长模具使用寿命，为企业带来更多的效益。另外，在环保要求日益严苛的今天，对原料(包括再生料、环保料、非环保料)的管控更为重要，如何避免非环保料对环保料的污染，将是后续加工企业考虑的重点。至少现在我们可以做到以下几点，来减少环保异常风险：A企业不购买或不生产非环保产品，当然这是最有效的。B成型时的上料状况详细记录，如上料的型号、批号、时间、数量等。C严格管理再生料，盛装再生料尽量做到型号、批号与原包装袋一致。D以原料的系列(如PA、PBT、PET等)或型号区分粉碎机和混料机，避免因机台内未清理干净而发生相互污染的现象。E减少或不使用外购的未经环保检测合格的脱模剂、润滑油等。F尽量使用本色原料生产，避免使用色母。佛山利达玩具厂的环保案例相信大家都很熟悉了。②毛边处理该过程主要针对电木类骨架，为顺利排出成型过程中所产生的气体，我们需在模具上增加排气槽，融熔的原料在高压的作用下填满了排气槽，所以我们需要通过特定的制程，运用毛边处理机对毛边进行处理。在毛边的管控中，我们需要测量产品的尺寸，以判定是否因毛边厚而影响骨架的尺寸；另外一般以毛边是否透光来判定是否能处理干净。在毛边处理过程中，我们应该根椐产品的结构特性，如过线槽大小，产品叶片强度，来选择砂料的大小。否则会造成砂粒卡在过线槽阻碍铜线，或卡在针孔中影响下一插针的工序。插针后尽量不要再进行毛边处理，否则会影响针脚的垂直度。针对塑胶类的产品，只有通过手工处理。SMD类的电木产品，可先经过隧道式毛边机处理过，再用人工处理掉粘附在端子上的毛边。③插针插针，也叫植PIN，其过程主要是使卷轴式的线材，先后经过插针机的整线治具、打点治具、切断刀模主要治具，同时产品由跑道，由送料杆将其送入底坐，底坐经由插针机装置往上运动与切断刀模配合，被切断后的针脚此时将被插入产品对应的针孔中。该过程可以通过调整打点治具增加针脚的拉(推)力，调整切断刀模满足客户针脚长度的需要。在整个过程中如果某一细节出现问题，将会产生一系列的品质问题，如针弯(未被整直，呈弧形)、针刮伤露铜、打点外露、拉(推)不足、脚长变化、少针、破损、裂痕或裂脚等，所以插针整个工序也是相当的重要。对于L型针的插针过程，需在底坐两侧增加翘平的治具，由气缸带动进行工作即可；对于U型针的插针过程，除按L型针工艺以外，还需在底座后段增加压平治具进行压平，确保成型后的U型针脚的平帖度。对于塑胶产品的插针，在产品设计时需在侧面增加逃气孔，和针孔底部连通。防止在插针焊锡后产生针下掉或完全掉脚的不良现象。3品质检查除在开发设计时对新产品进行品质验证，生产阶段对产品进行首件和巡回检查外，最终的全数检验也是加强品质的重要一环。电木类骨架属于易碎产品，在生产时的每个环节都能产生破损异常，如毛边处理时的碰撞、插针时的碰撞、产品中转时的碰撞等。所以很有必要进行全数的检查，这样才能将不良品筛选出，确保送到客户处的产品都为良品，提升公司的品质形象。在最终检验时，最好安排经验丰富的老员工进行操作，针对每一款产品，单独作成全检指导书后悬挂于全检现象，由全检员按指导书要求进行挑选。挑选时尽量以较慢的速度，确保每颗产品的每个部分都能确认一遍。以上的产品设计、模具设计制造、生产阶段相互联系，每个工艺都会影响到整个骨架生产。产品设计直接影响到模具的设计制造，按产品结构无法设计制作模具等；当产品结构设计不合理时，模具制造好后在射出成型时会带来间接的影响，如胶体过厚而产生缩水、结构单薄而易碎等设计不合理带来的问题；插针时因针孔边缘胶体较薄而产生裂脚不良。所以在整个骨架的设计和制造过程中，设计是非常重要的一环，好的设计会为后续生产带来很多不必要的修模动作，以及较高的品质不良而引发的产品报废。