礦用綜采綜合接入器（簡稱接入器）是井下SAM綜采自動化控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵產(chǎn)品，負(fù)責(zé)綜采工作面以太網(wǎng)信號、CAN信號和串口信號的轉(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開采技術(shù)的順利進行。

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“專業(yè)級”中國質(zhì)量協(xié)會質(zhì)量信得過班組，2024年榮獲中國煤炭科工集團有限公司QC小組活動成果第二名，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.

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確定攻關(guān)課題

通過對接入器不合格產(chǎn)品進行故障分類，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

通過對接入器產(chǎn)品市場需求和重要度評估，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)定具體的改進目標(biāo)，統(tǒng)計常規(guī)產(chǎn)品生產(chǎn)合格率，統(tǒng)計結(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。對末端原因按人、機、料、法、環(huán)進行分類，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、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)測溫儀測量發(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，溫度和溫漂控制驗證見表4。電烙鐵的實際溫度與顯示溫度差距明顯，長時間使用后電烙鐵不能保持恒溫，焊接溫度不穩(wěn)定對焊接質(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 溫度和溫漂控制驗證

（2）線芯柔韌性差

破壞性測試不同直徑的線芯，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)為對比組的0.5mm2高溫軟導(dǎo)線芯，線芯柔韌性測試如圖3所示。經(jīng)測試2種線芯均能承受數(shù)百次晃動拉拽不脫落，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 線芯柔韌性測試

（3）線芯損傷/剝皮長度不統(tǒng)一

焊接前需對線纜進行脫頭處理，若露出線芯損傷或長度不統(tǒng)一會導(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，損傷線芯驗證如圖4所示。

圖4 損傷線芯驗證

（4）電路板焊盤有污染

使用40倍數(shù)字顯微鏡觀察檢驗，不合格品的焊盤表面存在污染氧化情況。為驗證焊盤污染氧化對線芯脫落造成的影響，采用3種方式對焊盤進行處理效果見表5。經(jīng)驗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，焊盤污染對比如圖5所示。

表5 焊盤污染處理后焊接合格率統(tǒng)計

圖5 焊盤污染對比

（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行送檢，經(jīng)專業(yè)檢測機構(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，對本批次焊接后的線芯進行拉脫力試驗，對比發(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。

接入器合格率改進措施

QC小組成員針對導(dǎo)致接入器合格率低的主要原因制定相應(yīng)的改進措施，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數(shù)顯電烙鐵，采購專業(yè)測溫儀，定期對電烙鐵溫度及溫漂進行校驗，新電烙鐵可實現(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，在焊接前進行外觀檢查和搪錫實驗，并定期進行人員焊接培訓(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情況，焊接質(zhì)量和效率同時得到提升，每件產(chǎn)品可節(jié)約工時12s；增大焊盤過線孔直徑尺寸，實現(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，改進后焊接強度增加，避免了虛焊情況出現(xiàn)。電路板孔徑、間距驗證如圖6所示。

圖6 電路板孔徑、間距驗證

效果驗證及鞏固措施

4.1 效果驗證

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

表6 對策實施后焊接合格率統(tǒng)計

4.2 鞏固措施

（1）制定“質(zhì)量三卡”的管理模式，分別為寫實卡、分析卡與糾錯卡，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，特別是針對錯誤案例展示交流，對操作人員提前預(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，實現(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，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)計傳統(tǒng)單臺接入器焊接時間約為162s，改為插接方式后單臺接入器接口插接時間約為22s，組裝時間減少約140s。通過接入器電路板焊接合格率提升措施的QC活動，增強小組成員質(zhì)量控制意識，提升運用QC方法的能力，為后續(xù)解決類似問題積累了寶貴經(jīng)驗。

END

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤科總院出版?zhèn)髅郊瘓F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計劃入選期刊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

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