1. 王慧婷 1.朱国强1.张海峰1.刘晓阳2.邢振弘
1.上海航天电子技术研究所，上海201109
2.上海无线电设备研究所 上海201109
摘要 通过对轴向安装元器件成型和剪脚的现状及装焊操作过程中存在的问题进行分析，阐述了设计成型工装的必要性；接着详细分析了工装的设计要点和使用要求；通过对实际装焊质量和生产效率的检查，得出了结论，使用新型轴向安装元器件成型工装，不仅能满足航天型号产品禁（限）用工艺规定，还大大提高了生产效率，节约了成本，较好地保证了产品质量。
关键词 轴向安装元器件 成型工装
1 引言
轴向安装元器件（如电阻、二极管等）在弹、箭、星、船、器各型号印制电路板上应用非常广泛。根据Q/RJ 557-2017《航天型号产品禁（限）用工艺目录》规定，“插装元器件焊接不宜使用先焊后剪工艺” [1]，剪切应力易影响焊点可靠性。但在实际操作过程中，由于没有专用的成型和剪脚工装，轴向安装元器件都是使用镊子钳或简易工装手工成型，由于无工装保证，因此器件引脚不能一次剪切到位，无法实现先剪后焊。实际装焊轴向安装元器件时只能先对元器件手工成型，安装到印制电路板后焊接，然后按工艺规定将元器件引脚剪切至规定高度，再对修剪过的引脚焊点进行重熔[2]（金属高温熔化的方法）。采取先焊后剪再重熔的方法使工作量和工作时间大大增加，工作效率低下；并且操作上存在质量隐患（可能导致印制板或器件受损、多余物难以控制等），无法适应目前型号任务紧、质量要求严的形势。
2 问题分析
原简易成型工装，只对元器件起到成型作用，然后进行手工大致剪切，无法达到精确效果，只有插装到印制电路板后，再进行先焊后剪再重熔操作。传统的操作方法先根据需成型元器件的本体尺寸和跨度要求，将元器件放入对应的成型槽内，然后一手压住器件本体，另一只手将器件引脚下压成型，成型后将引脚进行预剪，并将剪掉的引脚放置废料盒内。待器件装焊至印制板后，根据工艺规定的外露尺寸，用留屑钳剪去多余引脚，然后对引脚处焊点进行重熔。
通过长期的实际操作发现，该方法存在以下问题：1）不满足Q/RJ 557《航天型号产品禁（限）用工艺目录》规定，“插装元器件焊接不宜使用先焊后剪工艺”的要求；2）元器件成型时根部容易受力，存在风险；3）生产效率低下；4）焊后剪脚可能会伤及印制板或元器件，存在质量隐患；5）先焊后剪再重熔增加了工作量和工作时间，生产效率低下。
3 解决措施
为了解决传统操作方法中存在的上述问题，结合工艺要求和实际操作需要，设计了新型的轴向安装元器件专用成型工装，用工装实现成型和剪脚一次到位，避免先焊后剪的操作，从而满足航天型号产品禁（限）用工艺要求，保证产品质量。下面对工装设计要点和使用方法进行详细分析。
3.1成型
轴向安装元器件成型时，主要考虑成型元器件本体尺寸和跨度要求，通过搜集本单位主要轴向安装元器件类型，并对本体尺寸和跨度尺寸进行归类，共分为10档，工装需至少满足目前10档成型尺寸要求；
3.2 保护元器件根部
若直接按压本体对元器件引脚成型，很容易造成引脚和本体连接的地方（即根部）受力，存在质量隐患，因此工装设计时，应考虑到元器件成型时避免根部受力，可采用按压引脚的方法实现。
3.3 剪脚
通过对目前各产品安装要求分析，按照工艺要求，焊接后引脚外露印制板尺寸为1.5±0.8mm，目前本单位印制板厚度主要有1.6mm、1.8mm、2mm、2.5mm几种规格，因此剪脚定位尺寸应为可调或至少满足在3.2mm~3.9mm范围内（其中2.5+0.7=3.2；1.6+2.3=3.9）。
3.4 多余物收集
元器件剪脚应使用留屑钳，但是剪下的引脚仍需收集，为了避免多余物风险，设计的工装应直接具备多余物收集功能。
4 效果检查
4.1 元器件装焊质量
使用本文设计的工装，对某批产型号印制板组件中轴向安装元器件一次成形、剪脚，然后将器件焊接至印制板上，对焊接后引脚外露印制板尺寸进行测量，均满足工艺文件要求，且本批次印制板组件轴向安装元器件焊接后外露尺寸一致，完全实现了设计预期的结果。采用本文设计的专用工装，避免了传统先焊后剪再重熔操作带来的质量隐患，大大提高了生产效率，保证了产品质量。
4.2 生产效率和质量成本
使用新工装对轴向安装元器件进行一次成型、剪脚操作后，按照10位操作人员，每人每日安装120个轴向元器件来核算，每年可节约人工成本47.52万元，提高生产效率1.5倍（详见表1）。另外，由于一次焊接到位，无需再对焊点进行重熔，大量节约了焊锡的用量，降低了生产过程对环境的影响，避免了质量隐患，节约了质量成本。
表1 改进前后对比情况
备注：
1）按照手工电装每人每天焊接120个轴向元器件，其中未采用工装时焊点需再修剪重熔，共10个手工电装工人，来核算节约成本。
2）该工装一次可同时成型5个轴向元器件。
3）人工小时费率200元。
使用新型轴向安装元器件成型工装，可以方便、快捷地完成轴向安装元器件成型及剪脚操作，有效减少焊接时间的同时亦满足了元器件应先剪后焊的工艺规定，避免了对元器件先焊后剪再对引脚进行重熔的操作，大大提高了工作效率，节约了工时成本，提高了产品的焊接质量；同时也加强了在元器件成型剪脚过程中对多余物的控制，避免了传统方法带来的质量隐患。
5 结论
新型轴向安装元器件成型工装可广泛应用在弹、箭、星、船、器各型号印制电路板轴向安装元器件的装焊操作上。通过实际使用该工装进行成型剪脚操作，不仅满足了航天型号产品禁（限）用工艺要求，较传统方法相比效率提高了1.5倍以上，大大节约了质量成本，避免了质量隐患。在当前宇航型号高密度发射、战术型号批量生产任务紧迫的情况下，采用本工装能更加可靠地保证产品质量，为产品保质保量的按时交付提供有力保障。
6 参考文献
[1] Q/RJ 557-2017《航天型号产品禁（限）用工艺目录》
[2] QJ 3117A-2011《航天电子电气产品手工焊接工艺技术要求》