QC優(yōu)秀成果┃礦用綜采綜合接入器電路板焊接合格率提升措施：天瑪智控

礦用綜采綜合接入器（簡稱接入器）是井下SAM綜采自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵產(chǎn)品，負(fù)責(zé)綜采工作面以太網(wǎng)信號(hào)、CAN信號(hào)和串口信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)通信，產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性直接關(guān)系到煤礦井下無人化自動(dòng)開采技術(shù)的順利進(jìn)行。

文章來源：《智能礦山》2025年第3期“革新·改造：優(yōu)秀QC成果”欄目

第一作者：于淼，現(xiàn)任北京天瑪智控科技股份有限公司質(zhì)量管理部副主任，2023年獲評(píng)“專業(yè)級(jí)”中國質(zhì)量協(xié)會(huì)質(zhì)量信得過班組，2024年榮獲中國煤炭科工集團(tuán)有限公司QC小組活動(dòng)成果第二名，主要從事質(zhì)量管理相關(guān)工作。E-mail：yumiao@tdmarco.com

作者單位：北京天瑪智控科技股份有限公司

引用格式：于淼，段相穎，趙光，等. 礦用綜采綜合接入器電路板焊接合格率提升措施[J]. 智能礦山，2025，6(3)：52-56.

點(diǎn)擊文末左下角閱讀原文，免費(fèi)下載閱讀pdf全文

關(guān)注微信公眾號(hào)，了解更多礦山智能化建設(shè)進(jìn)展

確定攻關(guān)課題

通過對(duì)接入器不合格產(chǎn)品進(jìn)行故障分類，發(fā)現(xiàn)因電路板原因造成不合格占比為97.5%；在因電路板原因造成的不合格品中，線芯脫落故障問題占比為85.6%；分析接入器產(chǎn)品裝配工藝，線芯脫落故障現(xiàn)象產(chǎn)生的環(huán)節(jié)為電路板焊接工序。接入器產(chǎn)品不合格原因如圖1所示，故障問題分析見表1。

圖1 接入器不合格原因分析

表1 故障問題分析

通過對(duì)接入器產(chǎn)品市場需求和重要度評(píng)估，圍繞降本增效目標(biāo)，確定QC小組的攻關(guān)課題為提升接入器電路板焊接合格率。為設(shè)定具體的改進(jìn)目標(biāo)，統(tǒng)計(jì)常規(guī)產(chǎn)品生產(chǎn)合格率，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2，常規(guī)產(chǎn)品平均生產(chǎn)合格率為95.23%，因此設(shè)定提升接入器電路板焊接合格率為95%。

表2 常規(guī)產(chǎn)品生產(chǎn)合格率

接入器故障原因分析

QC小組分析并梳理出11條線芯脫落原因，制定了主要原因確認(rèn)清單，排除非要因，精準(zhǔn)確認(rèn)主要原因。對(duì)末端原因按人、機(jī)、料、法、環(huán)進(jìn)行分類，接入器產(chǎn)品電路板發(fā)生變更前后生產(chǎn)人員和生產(chǎn)場所未發(fā)生變更，因此僅分析機(jī)、料、法3類末端原因，分析并確認(rèn)末端原因清單見表3。

表3 末端原因清單

（1）電烙鐵溫度過低

電烙鐵焊接溫度為（320±2）℃,連續(xù)工作3h溫漂±2℃。經(jīng)專業(yè)測(cè)溫儀測(cè)量發(fā)現(xiàn)，溫度控制和溫漂控制均不合格，現(xiàn)狀照片如圖2所示，溫度和溫漂控制驗(yàn)證見表4。電烙鐵的實(shí)際溫度與顯示溫度差距明顯，長時(shí)間使用后電烙鐵不能保持恒溫，焊接溫度不穩(wěn)定對(duì)焊接質(zhì)量影響明顯，判定此為接入器電路板合格率低的主要原因。

圖2 溫度和溫漂控制現(xiàn)狀照片

表4 溫度和溫漂控制驗(yàn)證

（2）線芯柔韌性差

破壞性測(cè)試不同直徑的線芯，左側(cè)為生產(chǎn)中使用的規(guī)格為0.75mm2的硬質(zhì)線芯，右側(cè)為對(duì)比組的0.5mm2高溫軟導(dǎo)線芯，線芯柔韌性測(cè)試如圖3所示。經(jīng)測(cè)試2種線芯均能承受數(shù)百次晃動(dòng)拉拽不脫落，抗拉拽效果無區(qū)別，判定此為接入器焊接合格率低的非要因。

圖3 線芯柔韌性測(cè)試

（3）線芯損傷/剝皮長度不統(tǒng)一

焊接前需對(duì)線纜進(jìn)行脫頭處理，若露出線芯損傷或長度不統(tǒng)一會(huì)導(dǎo)致焊接后線芯脫落。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)使用專用線纜脫頭設(shè)備，無線芯損傷和長度不統(tǒng)一的情況發(fā)生，判定此為接入器焊接合格率低的非要因，損傷線芯驗(yàn)證如圖4所示。

圖4 損傷線芯驗(yàn)證

（4）電路板焊盤有污染

使用40倍數(shù)字顯微鏡觀察檢驗(yàn)，不合格品的焊盤表面存在污染氧化情況。為驗(yàn)證焊盤污染氧化對(duì)線芯脫落造成的影響，采用3種方式對(duì)焊盤進(jìn)行處理效果見表5。經(jīng)驗(yàn)證電路板焊盤表面污染，將導(dǎo)致焊料浸潤性變差，無法形成有效焊接，導(dǎo)致線芯脫落，判定此為接入器焊接合格率低的主要原因，焊盤污染對(duì)比如圖5所示。

表5 焊盤污染處理后焊接合格率統(tǒng)計(jì)

圖5 焊盤污染對(duì)比

（5）PCB沉金厚度不足/PCBA加工不合格

抽取不合格批次電路板進(jìn)行送檢，經(jīng)專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)分析，PCB板化學(xué)鎳金層除金層致密性差外，并未發(fā)現(xiàn)其他影響可焊性的嚴(yán)重缺陷，對(duì)本批次焊接后的線芯進(jìn)行拉脫力試驗(yàn)，對(duì)比發(fā)現(xiàn)以往批次合格品與本批次合格品拉脫力無明顯差異，均達(dá)29N·m標(biāo)準(zhǔn)，判定此為接入器焊接合格率低的非要因。

（6）電路板焊盤孔徑小、間距小

通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)電路板焊盤間距小，為避免相鄰兩線接觸短路，焊接時(shí)容易造成虛焊；因焊盤孔直徑小，不能穿孔焊容易接造成線芯與電路板接觸面積小，2種情況均會(huì)影響焊接質(zhì)量，造成線芯脫落情況，判定此為接入器焊接合格率低的主要原因。

接入器合格率改進(jìn)措施

QC小組成員針對(duì)導(dǎo)致接入器合格率低的主要原因制定相應(yīng)的改進(jìn)措施，通過保持電烙鐵溫度穩(wěn)定、提高電路板焊盤潔凈度、增大焊盤孔徑和間距3種有效措施，提升了接入器的焊接合格率。

3.1 保持電烙鐵溫度穩(wěn)定

將現(xiàn)場電烙鐵替換為恒溫?cái)?shù)顯電烙鐵，采購專業(yè)測(cè)溫儀，定期對(duì)電烙鐵溫度及溫漂進(jìn)行校驗(yàn)，新電烙鐵可實(shí)現(xiàn)溫度精準(zhǔn)控制，溫度穩(wěn)定，連續(xù)工作3h后溫度變化≤±2℃。

3.2 提高電路板焊盤潔凈度

通過更改焊接方式，在焊接前進(jìn)行外觀檢查和搪錫實(shí)驗(yàn)，并定期進(jìn)行人員焊接培訓(xùn)；修訂電路板沉金厚度技術(shù)要求為1.5U，PCB覆銅厚度不小于1盎司；增加40倍數(shù)字顯微鏡觀察電路板焊盤的外觀檢驗(yàn)工序，通過更新技術(shù)要求，電路板焊盤表面污染等明顯質(zhì)量問題明顯改善。

3.3 增大焊盤孔徑和間距

增大焊盤間距離避免連點(diǎn)情況，焊接質(zhì)量和效率同時(shí)得到提升，每件產(chǎn)品可節(jié)約工時(shí)12s；增大焊盤過線孔直徑尺寸，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線穿孔焊接，增大導(dǎo)線接觸面積，焊盤孔徑增大至2.0mm，間距增大至3.6mm，改進(jìn)后焊接強(qiáng)度增加，避免了虛焊情況出現(xiàn)。電路板孔徑、間距驗(yàn)證如圖6所示。

圖6 電路板孔徑、間距驗(yàn)證

效果驗(yàn)證及鞏固措施

4.1 效果驗(yàn)證

實(shí)施提高接入器焊接合格率的對(duì)策后，QC小組成員連續(xù)統(tǒng)計(jì)了4批次接入器電路板焊接合格率，平均合格率為97.06%，實(shí)現(xiàn)了接入器電路板焊接合格率為95%課題目標(biāo)，整改實(shí)施后焊接合格率統(tǒng)計(jì)情況見表6。

表6 對(duì)策實(shí)施后焊接合格率統(tǒng)計(jì)

4.2 鞏固措施

（1）制定“質(zhì)量三卡”的管理模式，分別為寫實(shí)卡、分析卡與糾錯(cuò)卡，通過匯總并分析“質(zhì)量三卡”的現(xiàn)場質(zhì)量問題，形成閉環(huán)質(zhì)量管理模式，特別是針對(duì)錯(cuò)誤案例展示交流，對(duì)操作人員提前預(yù)警，避免出現(xiàn)類似故障情況。

（2）定期組織開展人員技能和質(zhì)量意識(shí)培訓(xùn)，采用學(xué)習(xí)與反思相結(jié)合的方式，確保培訓(xùn)效果最大化。

（3）制定了工具點(diǎn)檢與定期校準(zhǔn)制度，降低因工具問題導(dǎo)致的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。

結(jié)語

通過接入器電路板焊接合格率提升措施的QC活動(dòng)，將焊接工序列為組裝最主要的工序之一，QC小組采用插接/壓接技術(shù)取代傳統(tǒng)焊接方式，降低制造成本和組裝復(fù)雜性。初步統(tǒng)計(jì)傳統(tǒng)單臺(tái)接入器焊接時(shí)間約為162s，改為插接方式后單臺(tái)接入器接口插接時(shí)間約為22s，組裝時(shí)間減少約140s。通過接入器電路板焊接合格率提升措施的QC活動(dòng)，增強(qiáng)小組成員質(zhì)量控制意識(shí)，提升運(yùn)用QC方法的能力，為后續(xù)解決類似問題積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

END

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤科總院出版?zhèn)髅郊瘓F(tuán)成立于2015年，擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄7種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

《智能礦山》

Journal of Intelligent Mine

月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用新進(jìn)展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國法院士

投稿網(wǎng)址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

聯(lián)系人：李編輯 010-87986441

往期薦讀

• 征稿┃《智能礦山》面向廣大讀者征稿，歡迎投稿

• 歡迎訂閱┃《智能礦山》雜志2025年訂閱開始了！

• 行業(yè)聚焦┃2024年煤礦智能化重大進(jìn)展發(fā)布會(huì)成功召開

• 《智能礦山》創(chuàng)刊4周年回顧

• 王國法院士煤礦智能化觀點(diǎn)集錦

• 新書訂閱 ┃《中國煤礦智能化發(fā)展報(bào)告（2024年）》（王國法，劉峰 主編）

往期特刊

中國煤科特刊

陜煤集團(tuán)特刊

神東專欄

重大進(jìn)展特刊

露天礦特刊

理事單位特刊

紅柳林煤礦特刊

創(chuàng)新技術(shù)特刊

創(chuàng)刊號(hào)

版權(quán)聲明

本刊對(duì)已出版文章持有電子版、網(wǎng)絡(luò)版及進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)交流和與各網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫合作的權(quán)利，稿酬一次性付清，版權(quán)歸本刊與作者共同所有，如不同意，請(qǐng)?jiān)谕陡鍟r(shí)聲明。

聲明：本文系轉(zhuǎn)載自互聯(lián)網(wǎng)，請(qǐng)讀者僅作參考，并自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。若對(duì)該稿件內(nèi)容有任何疑問或質(zhì)疑，請(qǐng)立即與鐵甲網(wǎng)聯(lián)系，本網(wǎng)將迅速給您回應(yīng)并做處理，再次感謝您的閱讀與關(guān)注。