Design der automatischen Einfügungsmaschine im Vergleich zum Bereich der eingefügten Komponentendrähte

1.0 EINFÜHRUNG

Haben Sie Kunden, die bereit sind, den automatisierten Axial-Bestückungsprozess zu vereinfachen, Maschinen zu beschleunigen, Ausfallzeiten und ppm-Werte durch vorbeugende Wartung (PM) zu senken und allgemein die Herstellungskosten zu senken? Wenn ja, dann könnte dieses Papier Sie interessieren.

Universal Instruments Corporation arbeitet derzeit daran, die Werkzeuge für Kunden anzupassen, die ihre Fertigungsprozesse auf zwei- und dreistufige Prozesse für axiale Einfügungen umgestellt haben und somit Maschinen für die Verarbeitung einer begrenzten Auswahl an Komponenten verwenden. Im ersten Schritt fügt eine Maschine beispielsweise nur 5-mm-Einsteckspannen ein, und im zweiten Schritt fügt eine zweite Maschine verschiedene Drahtdurchmesser ein. Dies ist eine radikale Veränderung gegenüber der aktuellen Fertigungsphilosophie, bei der eine Platine in einem Durchgang durch eine Maschine vollständig bestückt wird. Die Geschichte hat jedoch gezeigt, dass durch die Begrenzung des Bereichs der einzuführenden Drahtdurchmesser und die anschließende Entwicklung von Werkzeugen speziell für diesen Bereich der Herstellungsprozess kontrollierter wird, die Einfügungsleistung verbessert wird, PM-Ausfallzeiten und ppm-Werte sinken und letztendlich die Herstellungskosten sinken.

Zugegebenermaßen ist dieser Ansatz nicht für jeden Kunden praktikabel. Universal bietet eine Vielzahl von Werkzeugkonfigurationen, die bei spezifikationsgemäßer Verwendung eine hervorragende Einfügungsleistung bieten. Ein Kunde muss möglicherweise nicht eine große Auswahl an Drahtdurchmessern verarbeiten oder möchte seinen Herstellungsprozess überdenken, um Verbesserungen vorzunehmen. Für diese Kunden bietet Universal maßgeschneiderte Werkzeuge für spezielle Anwendungen. Kundenspezifische Werkzeuge eignen sich für einen begrenzten Bereich an Drahtdurchmessern, um die Einführleistung zu optimieren und die Lebensdauer der Werkzeuge zu maximieren.

In diesem Artikel wird die Beziehung zwischen dem Werkzeugdesign und dem Drahtdurchmesserbereich der eingesetzten Komponenten erörtert, mit dem Ziel, ein Bewusstsein und Verständnis für diese Beziehung und ihre Bedeutung zu schaffen.

2.0 FAKTOREN, DIE DIESE BEZIEHUNG BEEINFLUSSEN

2.1 Tiefe der V-Nut des Außenformers

Ein wichtiger Faktor, der das Verhältnis zwischen Werkzeugdesign und Bereich der einführbaren Drahtdurchmesser beeinflusst, ist die Tiefe der V-Nut des Außenformers. Unsere aktuellen Spezifikationen für Axialwerkzeuge lauten wie folgt:

	Standard	Hohe Dichte	Großer Vorsprung	5mm	26 mm AAA
Unteransicht des Außenformers
Drahtdurchmesserbereich / Material	Stahl: .015"-.032" (.39) – (.82) Kupfer: .015"-.032" (.39) – (.82)	Stahl: .015"-.025" (.39) – (.64) Kupfer: .015"-.032" (.39) – .82)	Stahl: .025"-.032" (.64) – (.82) Kupfer: .025"-.042" (.64) – (1.01)	Stahl: .015"-.025" (.39) – (.64) Kupfer: .015"-.028" (.39) – (.72)	Stahl: .015"-.020" (.39) – (.51) Kupfer: .015"-.024"(.39) – (.61)
Breite der Treiberspitze	.030" (.77)	.030" (.77)	.050" (1.27)	.017" * (.44)	.012" * (.31)

Metrische Äquivalente sind in Klammern angegeben

* Nicht die gesamte Breite, sondern das Maß von der Kante der Treiberspitze bis zur Seite des Außenformers

Wenn der Drahtdurchmesser kleiner ist als die Tiefe der V-Nut des Außenformers, hat die Leitung überschüssigen Platz und bewegt sich innerhalb der V-Nut. Dieser unkontrollierte Zustand führt zu einer „schwachen“ Form. 

 V-Nut mit kleinem Führungsdurchmesser

Wenn der Drahtdurchmesser größer ist als die Tiefe der V-Nut des Außenformers, biegt sich der nachgiebige Innenformer, um Platz für die größere Leitung zu schaffen. Ständiges Biegen führt zum Verschleiß der O-Ringe, was zu einer „schlampigen“ Innenform und „schwachen“ Formen führt. Es ist bekannt, dass Außenformer aufgrund ständiger Belastung an der V-Nut platzen. Langfristiges Dauerbiegen beschädigt das Werkzeuggehäuse, indem es sich lockert und „schlampig“ wird.  

 V-Nut mit großem Führungsdurchmesser

Die optimale Bedingung ist ein Drahtdurchmesser, der der Tiefe der V-Nut des Außenformers entspricht. In diesem Zustand ist die Führung groß genug, so dass sie sich nicht innerhalb der V-Nut „bewegt“ und dennoch den Innenformer nicht ständig durchbiegt.

 V-Nut mit optimalem Führungsdurchmesser

Beim Vergleich von Standardwerkzeugen mit 5-mm-Werkzeugen wird deutlich, warum 5-mm-Werkzeuge beim Einsetzen von Komponenten mit großen Führungsdurchmessern weniger zuverlässig sind als Standardwerkzeuge.  

WERKZEUG	TIEFE DER V-NUTTE	DRAHTDURCHMESSERBEREICH
Standard	0,028 Zoll (0,71 mm)	0,015–0,032 Zoll (0,39–0,82 mm).
5mm	0,018 Zoll (0,46 mm)	0,015 Zoll - 0,028 Zoll (0,39 mm – 0,72 mm)

Die Tiefe der V-Nuten variiert um 0,26 mm (0,010 Zoll) und dennoch ist der Bereich der Drahtdurchmesser sehr ähnlich.

2.2 Radius der V-Nut des Außenformers

Ein weiterer Faktor ist der Radius der V-Nut des Außenformers. Die V-Nut hat tatsächlich einen Radius von 0,016 Zoll (0,41 mm) für alle Werkzeugtypen mit Ausnahme von Werkzeugen mit großer Führung, die 0,019 Zoll (0,49 mm) betragen. Da es sich um einen Radius und nicht um einen Durchmesser handelt, beträgt die optimale Leitungsgröße für diesen Radius 0,82 mm (0,032 Zoll). Dieser Radius führt dazu, dass ein Draht mit kleinem Durchmesser in der Nut „herumrollen“ oder unkontrolliert bleiben kann. Eine echte V-Nut verbessert diesen Zustand, indem sie einen 2-Punkt-Kontakt erzeugt.  

One-Point-Kontakt	Zweipunktkontakt

 

2.3 Körperlänge zur Einführlänge

Ein weiteres kritisches Thema in dieser Diskussion ist die Körperlänge im Verhältnis zur Einführlänge. Je größer der Spalt zwischen dem Bauteilkörper und der Biegung der Leitung ist, desto mehr Platz ist für das Einführwerkzeug vorhanden. Beim Absenken der Treiberspitze kann ein Komponentenkörper beschädigt werden, der für die angegebene Einführspanne zu lang ist. Außerdem ist Platz für den Inside Former erforderlich, der unter die Biegung der Leitung kommt. Auch eine Biegung zu nahe am Bauteilkörper kann zu Schäden führen. Die maximale Körperlänge wird mit der folgenden Formel ermittelt: 

Programmierter Z-Span = Einführspanne + 1 Steigungsdurchmesser

Maximale Körperlänge (Abstand zwischen den Fahrerspitzen)

= Einführspanne + 1 Steigungsdurchmesser – 2 x Tiefe der äußeren Form-V-Nut – 2 x Dicke der Treiberspitze 

Verwenden Sie keine Komponenten mit maximaler Körperlänge. Lassen Sie auf jeder Seite eines Komponentenkörpers 0,51 mm (0,020 Zoll) für Spiel und zur Berücksichtigung von Toleranzen.

Komponentenkörper verlässt Spielraum	Komponentenkörper verlässt Keine Freigabe

 

2.4 Position der Fahrerspitze

Beim Einsetzen eines Bauteils ruht die Treiberspitze auf der horizontalen Oberfläche der Leitung. Wenn eine Mine eine „schwache“ Form hat, liegt die Driver-Spitze auf dem gebogenen Teil der Mine auf. Wenn die Treiberspitze versucht, eine Komponente durch die Löcher der Platine zu schieben, neigt sie dazu, von einer Leitung abzurutschen, was zu einem Aufstehen oder einem fehlgeschlagenen Einsetzen führt. Dies gilt aufgrund der kleinen Treiberspitze für 5-mm-Werkzeuge.

Position der Fahrerspitze beim Einsetzen	Position der Treiberspitze beim Einsetzen  aus schwachem Blei

 

                                  

               

3.0 ZUSAMMENFASSUNG DER OBEN GENANNTEN BEDINGUNGEN

· Drahtdurchmesser, die wesentlich kleiner als die Tiefe der V-Nut des Außenformers sind, werden innerhalb der V-Nut unkontrolliert geführt. Dies wird durch einen Punktkontakt und zu viel Platz verursacht, was zu einer „schwachen“ Form und einer schlecht kontrollierten Einführung führt. Auch bei kleinen Bleikomponenten ohne „knackige“ Form besteht die Gefahr, dass sie falsch eingesetzt werden, da die Treiberspitze beim Durchschieben durch die Platine vom Blei „abrutschen“ kann. Dieser Zustand tritt am häufigsten bei 5-mm-Werkzeugen auf.

· Drahtdurchmesser, die deutlich größer sind als die Tiefe der V-Nut des Außenformers, verbiegen kontinuierlich die nachgiebigen Innenformer, was zu einem vorzeitigen Werkzeugverschleiß der Innen- und Außenformer sowie anderer Teile des Werkzeugs führt.

· Die akzeptable Länge des Komponentenkörpers variiert je nach Z-Spannweite, es ist jedoch beim Einsetzen Platz für die Innenformer und Treiberspitzen erforderlich, damit der Komponentenkörper nicht beschädigt wird. 

4.0 OPTIMALE BEDINGUNGEN

Um die Einführleistung zu optimieren und die Lebensdauer des Werkzeugs zu maximieren, ist es am besten, den Bereich der eingefügten Drahtdurchmesser bei jeder Werkzeugauswahl zu begrenzen. Dabei ist zu beachten, dass der optimale Drahtdurchmesser die gleiche Größe hat wie die V-Nut des Außenformers. Wenn der Drahtdurchmesserbereich einer bestimmten Anwendung beispielsweise 0,018 Zoll bis 0,022 Zoll beträgt, ist eine V-Nut von 0,020 Zoll optimal. Dies beseitigt die oben genannten Probleme und ermöglicht eine optimale Werkzeuglebensdauer, Prozesskontrolle und niedrige Einfügungs-ppm.  

Auch die Verwendung der Squeeze-Funktion beim Schreiben von Musterprogrammen kann hilfreich sein. Wenn der Leitungsdurchmesser einer Komponente im Verhältnis zur V-Nut des Außenformers klein ist, kann die Quetschfunktion eine „schwache“ Form verbessern. Die Quetschfunktion ist auch beim Einsetzen bleihaltiger Stahlbauteile nützlich, da diese nach dem Umformprozess dazu neigen, ein Gedächtnis zu bilden. Es unterstützt auch das Einsetzen von Bauteilen mit langen Körpern und einer kleinen Einschubspanne.

Lassen Sie auf jeder Seite eines Komponentenkörpers Freiraum, damit Platz für die Einführwerkzeuge vorhanden ist.

Erwägen Sie, eine Fertigungslinie einer bestimmten Anwendung zuzuordnen, um eine optimale Leistung zu erzielen, und passen Sie dann die Werkzeuge für einen kleinen Bereich von Drahtdurchmessern an. Universal bietet maßgeschneiderte Werkzeuge für spezielle Anwendungen. Kundenspezifische Werkzeuge können je nach Bedarf die folgenden Elemente umfassen:

2-Punkt-Kontakt in der V-Nut des Außenformers basierend auf einem optimalen Steigungsdurchmesser

Vergrößern Sie die Außenfläche des Formteils für ein robusteres Design

Verbesserte Einführmöglichkeit für gebogene Leitungen