＊李 偉

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)有限公司化工廠 山西 037003）

引言

因?yàn)殡娮永坠苁峭ㄟ^電子控制模塊實(shí)施管控的，所以對它的精確性、穩(wěn)定性和安全性要求均比較高，被廣泛應(yīng)用于爆破領(lǐng)域。不過，現(xiàn)階段電子雷管在生產(chǎn)過程中還存在一些問題，如效率不高、產(chǎn)量較少、發(fā)展緩慢等。目前造成電子雷管生產(chǎn)效率低的主要原因是引火元件的生產(chǎn)效率較低和檢測效率較低。因?yàn)橐鹪乃庮^和控制模塊焊接、腳線和控制模塊焊接的生產(chǎn)技術(shù)比較高，而人工生產(chǎn)水平較低，根本達(dá)不到生產(chǎn)要求，所以使得電子雷管生產(chǎn)效率非常低。為有效地解決上述問題，研發(fā)部門研發(fā)了一款能夠自動(dòng)焊接和檢測的設(shè)備，即電子雷管引火元件自動(dòng)焊接檢測一體機(jī)。其不僅能夠同時(shí)焊接藥頭和控制模塊、腳線和控制模塊的四個(gè)部位，而且可以同時(shí)檢測10發(fā)引火元件，這就為電子雷管高效生產(chǎn)帶來了積極的作用。

1.電子雷管生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)

(1)電子雷管裝配結(jié)構(gòu)

電子雷管裝配由九個(gè)環(huán)節(jié)組成：①電子延期模塊，是指從暫存間送至排模工位處，當(dāng)排模完成再運(yùn)到焊接處；②腳線排模，其是從暫存間送到排模工位處，當(dāng)排模完成后再運(yùn)到焊接處；③電子引火元件焊接，是指電子延期模塊傳到點(diǎn)焊處，以完成對焊與檢測；④電子引火元件排模，其主要是調(diào)節(jié)焊接之后的引火元件模具，將模具調(diào)節(jié)后再運(yùn)到卡口編碼處；⑤雷管傳送，是指先從暫存間由人工分到裝配間，然后通過皮帶運(yùn)到卡口編碼檢測處；⑥卡口編碼檢測，主要是指檢測引火元件與雷管，將它們運(yùn)到卡口編碼檢測處利用檢測一體機(jī)實(shí)施檢測；⑦卸模裝箱，當(dāng)卡口編碼檢測合格之后，再將電子雷管運(yùn)到卸模裝箱處，以開展包裝，同時(shí)將使用說明書和雷管編碼規(guī)則說明一同放入箱內(nèi)；⑧收集封箱，當(dāng)裝箱完畢，就將其轉(zhuǎn)到人工處進(jìn)行封箱和貼碼；⑨組批轉(zhuǎn)運(yùn)，當(dāng)封箱完畢就對電子雷管進(jìn)行組批，最后轉(zhuǎn)到中轉(zhuǎn)庫中。

(2)電子雷管智能制造線結(jié)構(gòu)

通常，電子雷管智能制造線結(jié)構(gòu)由兩部分構(gòu)成：一部分是電子引火元件焊接系統(tǒng)；另一部分是電子雷管裝配控制系統(tǒng)。電子引火元件焊接系統(tǒng)的運(yùn)行過程包括六個(gè)步驟，即藥頭沖切、藥頭擺放、錫膏噴涂、藥頭焊接、自動(dòng)排摸，以及藥頭芯片檢測。整個(gè)流程經(jīng)工控機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制卡與控制元件相連，進(jìn)而管控各個(gè)步驟，達(dá)到自動(dòng)焊接、自動(dòng)檢測的效果，全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。電子雷管裝配控制系統(tǒng)的運(yùn)行過程主要包括七個(gè)步驟，即雷管分發(fā)、雷管取管、套雷管、卡口、藥管線卡打碼、線卡掃碼，以及檢測。

2.電子雷管引火元件生產(chǎn)過程中存在的安全隱患及常見的焊接問題

(1)電子雷管引火元件生產(chǎn)過程中存在的安全隱患

電子雷管的構(gòu)成包括兩部分，即引火元件與基礎(chǔ)雷管。因?yàn)殡娮永坠芫哂刑厥獾男再|(zhì)，所以其在裝配過程中，存在很大的安全隱患。引火元件的結(jié)構(gòu)包括腳線、電子芯片控制程序與引火藥頭。因?yàn)槠渚哂幸兹继攸c(diǎn)，所以對火焰、靜電、摩擦非常的敏感。對于基礎(chǔ)雷管來說，其結(jié)構(gòu)包括黑索今、DDNP、延期元件，也具有易燃易爆的特點(diǎn)，因此對火焰、摩擦、靜電也非常的敏感。

(2)電子雷管引火元件常見的焊接問題

電子雷管引火元件的焊接過程非常復(fù)雜，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)焊接短路的情況。雖然焊接短路問題屬于非接觸性危險(xiǎn)隱患，不需要進(jìn)行人機(jī)隔離，但是發(fā)生的頻率特別高，因此焊接人員必須注意此問題。另外，電子雷管引火元件在焊接過程中，經(jīng)常出現(xiàn)氣壓不穩(wěn)的情況，一旦氣壓不穩(wěn)定就會(huì)影響焊錫噴涂的效果，進(jìn)而影響焊接質(zhì)量。其中，影響較大的兩個(gè)方面：一方面，氣壓不穩(wěn)定導(dǎo)致錫膏噴涂量較多，此情況會(huì)影響檢測的結(jié)果，使檢測結(jié)果為漏電，最終導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤而無法使用。另一方面，氣壓不穩(wěn)定導(dǎo)致錫膏噴涂量過少，此情況會(huì)由于焊錫過少而造成芯片模塊和腳線焊接未到位，進(jìn)而影響后面的工序，如套管、卡口等，同時(shí)還會(huì)引發(fā)質(zhì)量不合格的隱患，給使用帶來很大的麻煩。

3.焊接檢測流程設(shè)計(jì)

目前，錫焊技術(shù)非常高效，具有焊接質(zhì)量好、成本低、效率高的特點(diǎn)，因此其被廣泛應(yīng)用。于是，在電子雷管引火元件焊接中，焊接人員也選用了錫焊技術(shù)，并根據(jù)控制模塊、腳線、藥頭等實(shí)際情況對錫焊形式進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)過調(diào)整被采用的焊接形式如下：藥頭和控制模塊、腳線和控制模塊一共有四個(gè)焊點(diǎn)，為了提高生產(chǎn)效率，就改為兩個(gè)焊頭，并且每個(gè)焊頭均有兩個(gè)焊點(diǎn)。首先，把控制模塊、腳線、藥頭良好裝于模具中，設(shè)計(jì)為10發(fā)模組與10發(fā)腳線，將模具從氣缸放至焊接處，并良好固定。然后，自動(dòng)剪切藥頭并檢測。如果有不合格的產(chǎn)品就剔除，再重新剪切，再次檢測，同時(shí)把檢測合格的藥頭放到焊接處，在此每10發(fā)產(chǎn)品展開焊接。兩個(gè)焊頭，可以焊接四個(gè)焊點(diǎn)。當(dāng)焊接完畢，立即用冷卻設(shè)備展開冷卻，完成之后送到檢測處，以自動(dòng)實(shí)施檢測。

4.電子雷管引火元件自動(dòng)焊接檢測一體機(jī)的設(shè)計(jì)

(1)藥頭輸送、藥頭剪切及檢測

首先，藥頭輸送部分。藥頭輸送部分的組成包括：支撐部分、藥頭料盤、磁條收料盤、消磁機(jī)構(gòu)，以及傳感器。其中，藥頭料盤設(shè)置于上料軸處、磁條收料盤設(shè)置于減速電機(jī)軸處。其操作流程為：把藥頭料盤的磁條拿出來，放在磁條收料盤當(dāng)中。藥頭進(jìn)給部分位于消磁裝置之后，其操作流程：藥頭鋼帶通過消磁區(qū)進(jìn)入藥頭進(jìn)給部分。其次，藥頭剪切及檢測部分。藥頭剪切及檢測的組成包括：送料軌道、上下切刀、傳感器、上下導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、沖切氣缸、進(jìn)給部分、壓緊機(jī)構(gòu)以及鋼帶。其運(yùn)行過程：首先藥頭輸送部分把藥頭運(yùn)至剪切處，這時(shí)沖切氣缸就會(huì)出來把藥頭切斷，然后檢測探頭會(huì)將切斷的藥頭壓于焊盤上，以檢測藥頭的電阻值，要是藥頭的電阻值不達(dá)標(biāo)，檢測設(shè)備就會(huì)把藥頭剔除掉；如果藥頭的電阻值達(dá)標(biāo)，藥頭轉(zhuǎn)移部分就會(huì)把藥頭運(yùn)到焊接處。

(2)自動(dòng)焊接夾具

自動(dòng)焊接夾具主要由三部分構(gòu)成，分別為底板、控制模組PCB夾具，以及腳線夾具，其定位主要通過定位銷實(shí)現(xiàn)。

(3)自動(dòng)焊接部分

自動(dòng)焊接部分主要由三部分構(gòu)成，分別為上下運(yùn)動(dòng)部分、兩個(gè)恒溫焊筆，以及四個(gè)焊錫絲輸送部分。其運(yùn)行過程：首先藥頭轉(zhuǎn)移部分會(huì)將藥頭運(yùn)到焊接處，讓其和PCB板相接觸，然后恒溫焊筆通過電機(jī)控制至適當(dāng)?shù)暮附犹?，讓焊頭和藥頭相接觸，隨后焊錫絲輸送部分會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)，將特定長度的焊錫絲運(yùn)至接觸面處，并融化焊錫絲，使藥頭與PCB、腳線與PCB連接，連接之后抬起腳線焊頭和藥頭焊頭，并用冷卻設(shè)備進(jìn)行冷卻，其目的是讓焊點(diǎn)迅速凝固。通常，焊接運(yùn)用的是無鉛焊錫絲，其熔點(diǎn)大概為220℃。同時(shí)還需要一定的保壓處理。這是因?yàn)楹稿a的凝固時(shí)間非常長，如果焊接的保壓時(shí)間太少，則焊錫不容易凝固，就會(huì)影響焊接的質(zhì)量。通過研究發(fā)現(xiàn)，保壓的最佳溫度應(yīng)為180℃，此溫度的焊接效果非常好。如果具有冷卻設(shè)備，則焊接以后可以直接把焊錫冷卻，這樣就能使焊錫快速固化，能夠顯著減少保壓的時(shí)間。通常，焊接過程包括四個(gè)環(huán)節(jié)，分別為焊頭下降環(huán)節(jié)、送錫環(huán)節(jié)、焊接保壓環(huán)節(jié)、焊頭上升環(huán)節(jié)。其中，焊頭下降環(huán)節(jié)與焊頭上升環(huán)節(jié)的時(shí)間是特定的，而送錫環(huán)節(jié)與焊接保壓環(huán)節(jié)的時(shí)間是不同的，因此要想增大引火元件的生產(chǎn)效率，可通過減少送錫環(huán)節(jié)與焊接保壓環(huán)節(jié)的時(shí)間實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過不斷的研究，得到了焊頭溫度、送錫時(shí)間和保壓時(shí)間之間的關(guān)系，見表1。由表1可知，焊頭溫度越高，送錫時(shí)間越短，保壓時(shí)間越長。

表1 焊頭溫度、送錫時(shí)間和焊接保壓時(shí)間的關(guān)系

(4)自動(dòng)檢測部分

自動(dòng)檢測的構(gòu)成包括：藥頭檢測部分與腳線檢測部分。藥頭檢測部分主要由壓緊部分、上下運(yùn)動(dòng)部分，以及探針構(gòu)成。其中，上下運(yùn)動(dòng)部分由氣缸管控，其主要作用是讓探針上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)對藥頭電阻進(jìn)行檢測時(shí)，需要將壓緊部分向下壓，以使探針上升，從而與控制模塊充分接觸。腳線檢測部分主要由壓緊部分、上下運(yùn)動(dòng)部分以及探針部分構(gòu)成。其中，上下運(yùn)動(dòng)部分由氣缸管控，其主要作用是讓探針上下運(yùn)動(dòng)。這樣，當(dāng)探針向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，就能良好和焊接夾具的腳線座相連接。經(jīng)過大量試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，如果利用人工焊接、檢測的方法，則檢測10發(fā)半成品的時(shí)間需要150s、檢測10發(fā)藥頭的時(shí)間需要20s，總共需要170s；如果利用自動(dòng)焊接檢測一體機(jī)，則檢測10發(fā)半成品以及藥頭的時(shí)間僅需15s，自動(dòng)檢測效率要比人工檢測效率大概高11倍。由此可見，自動(dòng)焊接檢測一體機(jī)的檢測效率非常高。

(5)打標(biāo)設(shè)備

不合格打標(biāo)設(shè)備主要設(shè)置在檢測機(jī)構(gòu)的周圍，其構(gòu)成包括：左右運(yùn)動(dòng)部分、藥頭不合格標(biāo)記設(shè)施，以及芯片不合格標(biāo)記設(shè)施等。當(dāng)檢測設(shè)備發(fā)現(xiàn)不合格產(chǎn)品時(shí)就進(jìn)行標(biāo)記。

5.電子雷管引火元件自動(dòng)焊接檢測一體機(jī)的過程及使用效果

一般來說，電子雷管引火元件自動(dòng)焊接檢測過程主要包括四個(gè)步驟，具體如下：①涂錫膏；②電子延期模塊焊接；③自動(dòng)排摸；④電子延期模塊檢測。因?yàn)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器與運(yùn)動(dòng)控制模塊是由上位機(jī)軟件控制執(zhí)行元件制定流程和標(biāo)準(zhǔn)，所以電子雷管引火元件焊接過程是非常精確和高效的，能夠自動(dòng)、快速、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)電子延期模塊焊接、引火元件檢測，以及引火元件排模的內(nèi)容。同時(shí)，引火元件檢測系統(tǒng)是通過模具將電子芯片模塊裝于模具中的，由此能夠?qū)?0發(fā)電子芯片模塊自動(dòng)實(shí)施焊接。經(jīng)過使用后發(fā)現(xiàn)此電子雷管引火元件自動(dòng)焊接檢測一體機(jī)非常高效、安全、穩(wěn)定，不僅藥頭檢測結(jié)果非常準(zhǔn)確，而且腳線和控制模組的排模極其簡單，完全符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還有效地增強(qiáng)了焊接效率，其速度高達(dá)每小時(shí)500發(fā)，并且焊接質(zhì)量非常好。

6.電子雷管引火元件自動(dòng)焊接檢測一體機(jī)的應(yīng)用

就現(xiàn)階段的實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r來看，電子雷管引火元件自動(dòng)焊接檢測一體機(jī)在現(xiàn)階段爆破行業(yè)中得到了較為廣泛的使用。這主要是因?yàn)槠渑c傳統(tǒng)的電子雷管引火元件相比，具有多方面的優(yōu)勢，其中包括安全性能高、工作效率高以及質(zhì)量高等，在很大程度上保障了工作人員的安全性，提高了整個(gè)爆破行業(yè)的工作質(zhì)量和工作效率，伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，爆破行業(yè)很多企業(yè)在實(shí)際發(fā)展中，也在不斷對電子雷管引火元件自動(dòng)焊接檢測一體機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的創(chuàng)新和優(yōu)化，從而使得電子雷管引火元件自動(dòng)焊接檢測一體機(jī)能夠更好的進(jìn)步和發(fā)展，為爆破行業(yè)的安全性和工作質(zhì)量的提高起到更好的促進(jìn)作用。

7.總結(jié)

綜上所述，電子雷管在爆破領(lǐng)域非常的重要，其不僅會(huì)影響起爆的效率，而且還會(huì)影響起爆的質(zhì)量。正因?yàn)殡娮永坠苡呻娮涌刂颇K管控，其精確性、穩(wěn)定性、可靠性均很高，因此其適用于爆破工程，但是電子雷管的生產(chǎn)環(huán)節(jié)問題較多，其中最主要的問題就是引火元件焊接質(zhì)量差、檢測水平低，使得電子雷管的生產(chǎn)效率非常低。為有效地解決電子雷管引火元件生產(chǎn)效率低的問題，就特別研發(fā)了電子雷管引火元件自動(dòng)焊接檢測一體機(jī)，此設(shè)備不僅運(yùn)行效率高，而且焊接質(zhì)量非常好、檢測水平非常高，為生產(chǎn)帶來了積極的作用。