但如果第一次做錯了,那么第二次我寧愿相信他依然會做錯.

盡可能地第一次就把事情做對,這是我一貫的做事態(tài)度.

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行業(yè)資訊

智能掃地機器人--UV膠密封粘接工藝

行業(yè)資訊

智能掃地機器人--UV膠密封粘接工藝:做一件事情,如果第一次就做對了,那第二次大概率是對的.

但如果第一次做錯了,那么第二次我寧愿相信他依然會做錯.

盡可能地第一次就把事情做對,這是我一貫的做事態(tài)度.

所以我準(zhǔn)備用一整篇很長的貼子,介紹UV點膠密封粘結(jié)工藝.

但是,也并不是所有的事情都能第一次就做對.如某些特殊新材料的驗證,某種不完善的新結(jié)構(gòu)的摸底測試,某種新工藝的導(dǎo)入,等等.

一般情況下,引入點UV膠密封粘接工藝就是一種很難第一次就完美成功的工藝.需要不斷地調(diào)試優(yōu)化進而完善.我也曾經(jīng)歷經(jīng)兩個半月,大約四五輪的改善,在供應(yīng)商的幫助下,才將UV膠粘接工藝導(dǎo)入量產(chǎn).

智能掃地機器人上,水箱經(jīng)常會用到UV膠密封粘結(jié).其次是某些無法超聲焊接的塵盒也會用到UV膠密封粘接.

我將在我有限的認知和僅有經(jīng)驗內(nèi),從一個普通設(shè)計工程師的角度出發(fā),出一整片貼子介紹UV膠密封粘接工藝,用以給大家設(shè)計參考斟酌.

以下是本貼正文

一、 UV膠密封粘接工藝步驟

我將其分為4步:點膠—合蓋—壓合—固化

二、設(shè)計參數(shù)




1. 點膠槽側(cè)隙:0.15-0.2

此處建議最小值取0.15,事實上通常大家均取0.1mm量產(chǎn)效果也很好.但依然強烈建議優(yōu)先取較大值,此處間隙對氣泡的改善最為明顯.

  • 間隙越大,在上下殼體合蓋時,越有利于氣體側(cè)逃逸出去從而避免產(chǎn)生氣泡.若是此處產(chǎn)生氣泡,后期幾乎很難優(yōu)化---主要作用
  • 間隙越大,對于上下殼體零件的尺寸和變形公差的包容度越大,越有利于輕松扣合上下蓋;但特殊形狀零件如U形零件會內(nèi)凹變形,很難合蓋,不得已還需增加整形工裝---主要作用
  • 此外此間隙大對零件模具加工和注塑調(diào)參的包容性更大;
  • 此值不能太大,太大上下殼體之間會產(chǎn)生臺階,容易刮手
2. 點膠槽底部間隙:0.2-0.3

建議取中值0.25或0.3,通常取0.2量產(chǎn)效果也很好.

但此值越大越有利于調(diào)機,膠量少一點也不會漏氣,膠量多一點也不會溢膠)

3. 倒角溢流槽:C 0.2

建議此處必須倒角,建議值C 0.2,若主壁厚厚也可取C 0.3.

  • 此處倒角,便于走膠調(diào)機,膠量多一點也會被倒角收藏,不會溢出---主要作用
  • 對點膠機吐膠的不均勻性具有包容性
  • 便于裝配導(dǎo)向
4. 公止口拔模角度: 3°-5°

在滿足零件注塑走膠的前提下,建議優(yōu)先取較大值.

  • 便于合蓋時排氣.較大有利于扣合時下壓的氣體從止口側(cè)隙逃逸出來從而避免產(chǎn)生氣泡,此處對改善氣泡明顯---主要作用
  • 此外角度大還有利于輕松扣合上下殼體。止口高度很低,所以增加角度上下斷差不會太大
  • 曾經(jīng)此值取0.5°也有量產(chǎn)效果很好的產(chǎn)品,但依然建議優(yōu)先取大值.
5. 母止口拔模角度:2°

若主壁厚較厚,建議優(yōu)先取較大值,較大有利于空氣逃逸從而避免產(chǎn)生氣泡,此處對改善氣泡明顯;

此外角度大還有利于輕松扣合上下殼體。止口高度很低,所以增加角度上下斷差不會太大.此處也曾取過0.5度,量產(chǎn)效果也還好.即便如此還是強烈建議優(yōu)先取較大值.

6. 點膠槽深度:1.5-2.2(2.5)

此處比較特殊,建議優(yōu)先取中間值,其次是取小值,最后是取大值.

  • 槽深1.5量產(chǎn)效果挺好.粘接強度OK.事實上粘接強度與膠水本身關(guān)系很大,與槽深關(guān)系不大
  • 槽太深無益,太深的時候,當(dāng)點膠量稍大時,上下蓋合蓋過程中,膠容易將頂部封住,從而導(dǎo)致氣體無法完全逃逸產(chǎn)生氣泡.也就是說槽太深的設(shè)計,同時對槽寬合點膠量的參數(shù)要求苛刻.槽深和槽寬以及點膠量存在一定的關(guān)聯(lián)性.此處無法簡單配圖解釋,要是不理解可以自行分析下:槽深和槽寬一定的前提下,分析下當(dāng)點膠量少/中等/多三種情況下,合蓋過程中膠的流動情況. ---主要作用
  • 槽淺合蓋時止口下落高度低氣體容易溢出,更不易產(chǎn)生扣合滲入的氣體而減少氣泡, ---主要作用
  • 太深首先在同等壁厚的前提下,公止口和母止口的拔模角度無法做大,也就是說在相同前提下,側(cè)隙無法取到較大值.
  • 深度大用膠量大,但密封牢靠,此處請忽略粘接強度的加強
7. 公止口壁厚:0.7-0.9

建議優(yōu)先取最小值0.7,不建議取太大,太大則零件的主壁厚太厚,縮水風(fēng)險高,此值的選取還要參考零件大小和零件的主壁厚

8. 公止口尖端厚度:最小值取0.4-0.5

此值與拔模角度和止口的壁厚有關(guān),不能太小,太小注塑不好走膠

9. 點膠槽底部圓角:R0.2

通常情況下此處建議取R0.2,不建議取其他值.

  • 根部沒有圓角或者有自然加工圓角均可以量產(chǎn)且效果不錯,
  • 但此圓角有兩個好處,一是圓角可以減少根部產(chǎn)生很小的細密氣泡.若是尖角膠水不易完全滲入從而在內(nèi)部存在空氣產(chǎn)生氣泡
  • 二是可以提高膠水的流動性,避免走膠掛壁流向一側(cè).但如果允許點膠槽寬度做大,底部倒全圓角理論上最好



下圖是點膠槽未加圓角產(chǎn)生氣泡的效果

10. 點膠槽輪廓上的圓角

在不影響外觀的情況下盡量選大圓角過渡,且內(nèi)外圓角必須均勻一致

此圓角越大,越有利于點膠機針頭走膠,方便調(diào)設(shè)路徑,避免撞針,避免少膠缺膠風(fēng)險.內(nèi)外圈圓角若不一致則點膠槽寬度不均勻,會出現(xiàn)少膠情況;事實上急轉(zhuǎn)彎的位置通常都會缺膠,因為常見的點膠機直線速度和圓弧插補速度一樣且無法調(diào)節(jié)

11. 點膠槽輪廓在Z軸上的傾斜角度

正常情況下點膠槽是在同一平面內(nèi),若點膠槽迫不得已要做傾斜,則此傾斜角度越小越好

首先點膠槽盡量在同一平面內(nèi),這樣對于UV膠水的粘稠度包容性較大,即使稀一點的UV膠水也能很均勻地分布在槽內(nèi);但是傾斜角度大的點膠槽不能用流動性好的膠水,膠水容易向下方流動,曾經(jīng)傾斜角度6.5°用稍稠的膠水量產(chǎn)成功

12. 點膠零件的材質(zhì)

ABS(ABS920/ABS757)和PC(PC2405)驗證OK,切換材料時需要重新驗證膠水

13. 點膠零件的顏色:透明(無色透明和透明藍)或半透明(包含半透黑)

  • UV膠水固化需要紫外線穿透,所以零件必須是透明或半透明,淺藍色淺灰色亦可.理論上顏色越透越有利于紫外線透射,越有利于縮短固化時間,提高生產(chǎn)效率
  • 此處固化時間和UV燈的光強功率和波長均有關(guān)系,功率越大固化時間越短,波長越長越有利于衍射穿透障礙物,更有利于固化
  • 實測透明色和藍色透明均固化ok,固化時間沒有明顯差別,固化時間約20S,但半透黑固化時間約40S,即便固化時間40S,但粘接強度亦不如透明色
14. 點膠槽的模具處理要求:點膠槽的相關(guān)面均省光到800#

模具上面膠槽不建議拋光,膠水接合的面建議省光到800#即可,太光不利于膠水粘接




三、上下殼體零件要求




1. 上下殼體的變形量

上下殼體的變形量必須小,若上下蓋不能很輕松扣合到位,則建議調(diào)整注塑參數(shù)消除變形,必要時可增加整形工裝,如U形零件會內(nèi)凹,通常需要工裝校正;

2. 上下殼體的平面度

上下殼體的平面度控制越小越好,平面度不好情況下,上下殼體合蓋后局部反彈會吸入空氣從而產(chǎn)生很多很大的氣泡.此問題雖然可以用壓合工裝和固化UV工裝合二為一改善,但最起碼前提也要上下蓋要能先合在一起.

平整度不好和變形較大的零件產(chǎn)生的氣泡特征:局部氣泡很大甚至切形成斷膠帶,

如下圖

3. 上下殼體的公差帶

建議上下殼體都走尺寸中線(或者母止口一側(cè)的零件走中線稍稍偏上,公止口的一側(cè)走中線稍稍偏下,更便于扣合),其次取都走上公差或下公差,最差的是一個走上極限公差一個走下極限公差,這樣會導(dǎo)致無法輕松合蓋,并且上下殼體之間存在斷差會刮手.影響外觀和用戶體驗.

4. 上下殼體的表面要求:表面拋光或曬紋均可

理論上表面拋光更有利于紫外線透射,有利于縮短固化時間;但事實上表面曬紋依然可以固化,且兩者固化時間幾乎沒有多少區(qū)別

四、點膠機

1. 點膠機的點膠氣壓穩(wěn)定且要可微調(diào).氣壓不穩(wěn)定會導(dǎo)致吐膠不均勻和不連續(xù).不可微調(diào)直接連接供氣管路的氣,點膠機氣壓穩(wěn)定性較差.

2. 點膠機的點膠針管固定精度要高.避免調(diào)試更換膠管前后針頭位置有微小變化,從而使針頭的高度或是平面位置有變化,從而導(dǎo)致撞針掛壁,針頭無法居中走膠等問題.則必須重新調(diào)整走膠路徑.

3. 點膠的針頭建議優(yōu)先選擇軟針頭.軟針頭可避免因零件變形或零件放置不到位而引起的撞針.

4. 走膠速度建議單獨可調(diào).有些點膠機程序太簡單落后,每次調(diào)機前速度定下后無法更改.盡量選擇走膠速度單獨可調(diào)的點膠機,便于分別調(diào)整走膠速度或吐膠壓力來控制膠量.

5. 走膠的直線速度和圓弧速度可單獨調(diào)整其速度.有些點膠控制路徑的程序太簡單不可調(diào)整,面對有急轉(zhuǎn)彎或膠槽寬度不均勻的點膠槽,無法適應(yīng)其點膠.正常情況下,圓弧的插補速度相對與直線的走膠速度應(yīng)該更小,一方面是走圓弧段時存在離心力,膠水會被甩出膠槽,另一方面若拐角處膠槽寬度大可以多停留一會多點點膠,這樣避免在急轉(zhuǎn)彎或者膠槽寬的位置密封不好漏水.

五、膠水選型

1. 膠水粘稠度要求:粘度適中好.膠水稀則流動性好,但固化時間長,且粘接強度不夠.膠水粘稠則當(dāng)走膠掛壁時膠槽兩側(cè)的膠量不一樣.所以在滿足粘接強度的前提下,盡可能選較稀的膠水.實測越稀的膠水產(chǎn)生的氣泡越少.

2. 膠水選型其實也是很關(guān)鍵的一步,建議優(yōu)先找有成熟量產(chǎn)的膠水廠家,建議多試十幾種膠水,選出合適的膠水.

3. 同一款膠水在夏天和冬天不同溫度的條件下,膠水的粘度和流動性會有較大的變化,需要求供應(yīng)商在不同時間段更新?lián)诫s的比例.確保粘度和流動性盡量一致.

六、合蓋方法

推薦2種合蓋方法:緩緩扣合

1. 優(yōu)先選擇將上殼與下殼止口對齊,然后輕輕放上去,用工裝按壓.整個過程中盡量不要用手按壓.這種情況下由于是整體落下,槽中空氣來不及逃逸會產(chǎn)生一些氣泡.若發(fā)現(xiàn)有氣泡,請嘗試第二種方法

2. 將上殼微微傾斜,先讓一側(cè)落下,然后另一側(cè)緩緩自由下落.這種方法可以將氣體從一側(cè)趕到另一側(cè),更有利于氣體逃逸,從而避免產(chǎn)生較多的氣泡.

七、壓合+固化 工裝

1. 集成工裝和單獨工裝

當(dāng)零件受力面積小,點膠槽形狀簡單時,壓合和固化可以集成在一整套工裝上.便于提高效率;

當(dāng)零件受力面積大,點膠槽形狀復(fù)雜時,此時建議壓合工裝和固化工裝單獨制作.此時必須保證零件的每處受力盡量均衡,若依舊采用集成在一套工裝上,也不能采取氣缸推動推板下壓的方案,因為這樣無法使零件整個下壓平面上受力均衡,從而零件發(fā)生回彈吸入很多空氣,產(chǎn)生很多氣泡.----此點非常重要

2. 下壓方式:建議平穩(wěn)緩緩下壓

針對集成工裝,下壓的平面必須平整,下壓板建議安裝4個導(dǎo)柱.

針對單獨工裝,搬移過程中需要注意輕拿輕放,避免震動吸入空氣.

3. UV燈選型

熱光源汞燈和LED UV燈均可.

據(jù)成熟膠水廠商提供信息:UV固化的LED燈珠通常選LG或韓國首爾半導(dǎo)體,國產(chǎn)LED燈光強衰減會比較快.

通常產(chǎn)生的波長在365-405nm,盡量選用較長波長的燈珠,便于繞過障礙物,照射距離更遠.




八、調(diào)參

1. 走膠路徑:走膠針頭必須是在點膠槽的正中間,不能偏向一側(cè)產(chǎn)生膠水掛壁.但有時候為了避免外觀溢膠可以讓點膠針頭偏向內(nèi)側(cè),把溢膠面趕到內(nèi)側(cè),保護外觀面沒有溢膠.一般情況均需兩側(cè)都不要有溢膠,將溢膠面趕到內(nèi)側(cè)乃不得已而為之.

2. 走膠速度:走膠速度需要根據(jù)出膠量調(diào)節(jié),不能太快也不能太慢.確保點膠槽內(nèi)有合適的膠量,粘接后既沒有缺膠也不能有溢膠.走膠太慢會影響效率.

3. 點膠壓力:通常出膠用氣壓控制.可以通過同時控制走膠速度和點膠壓力來控制點膠量.需留意點膠機必須配備壓力桶,將壓力控制穩(wěn)定出膠量才能穩(wěn)定,否則直接用管路里的壓力走膠非常不穩(wěn)定.壓力變化很大. ----此點非常重要

4. 點膠針頭應(yīng)盡量伸入膠槽底部,使膠緊貼槽底,便于調(diào)機,不易溢膠,產(chǎn)生氣泡

九、UV膠密封粘接工藝評估標(biāo)準(zhǔn)

1. 水箱氣密性測試

  • 必須保證在工作狀態(tài)的氣壓下,水箱UV膠水粘合部位不能有漏氣.
  • 請注意此處的輸入壓力是水箱的工作壓力,并不等于氣泵的輸出壓力,此壓力可以直接測量,假設(shè)為P
  • 則充氣氣壓P,保壓時間5S,保壓后標(biāo)準(zhǔn)氣壓為P±1kPa.若氣壓在此標(biāo)準(zhǔn)氣壓范圍內(nèi)即判定合格.
  • 小米P取8kPa,小狗取12Kpa
2. 外觀標(biāo)準(zhǔn)

  • 溢膠:內(nèi)外表面均不能有溢膠;迫不得已可以先保證外觀面不能有溢膠
  • 氣泡:不能有很多很大的氣泡,影響外觀;也不能有一連串細密的氣泡
  • 缺膠:不能有明顯的缺膠行程的痕跡,會影響外觀
3. 裝水裸跌測試

水箱裝滿水,1m高度一棱六面三角自由下落,確保粘結(jié)部位不能有開裂漏氣

4. 高低溫循環(huán)測試

高低溫循環(huán)測試后不能有漏氣或漏水

請注意漏氣不一定會漏水,但是漏水一定會漏氣,確實有出現(xiàn)過高低溫循環(huán)之后跌落出現(xiàn)漏氣而不漏水的情況.

5. 固化時間

固化時間不要太短,也不要太長,通常選15S-20S左右.固化時間與膠水、零件材質(zhì)、顏色均有關(guān)系。太長影響生產(chǎn)效率,太短LED燈表面溫度高容易老化衰減,通常溫度不要超過90°,溫度太高需要水冷或降低UV燈功率,加長固化時間。

十、其他后期維護

1. 據(jù)UV膠水廠家介紹:固化UV膠水的LED燈珠會隨著使用的時間光強會衰減,需要制定光強的標(biāo)準(zhǔn),每段時間測試紫外線的光強,此光強與膠水和固化時間有關(guān)系,通常光照強度大于等于800Mw/cm2

2. 同一款膠水在夏天和冬天不同溫度的條件下,膠水的粘度和流動性會有較大的變化,需要求供應(yīng)商在不同時間段更新?lián)诫s的比例.確保粘度和流動性盡量一致

十一、UV密封粘接使用條件和優(yōu)缺點

通常情況下,結(jié)構(gòu)簡單的零件優(yōu)先選擇超聲焊接工藝,生產(chǎn)效率高.報廢率也高.對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的水箱來說,報廢率和調(diào)機帶來的損耗更高.




但是超聲還是有自身的缺陷.

1. 聲波的傳播必須需要介質(zhì),不能在超聲傳播的方向上有凹洞

2. 面對超聲線分布不均勻的零件,超聲能量卻無法根據(jù)超聲線的多少和位置分布

3. 面對大的零件,超聲機功率不夠?qū)е鲁暷芰坎粔蚯也痪鶆?br>
4. 面對高度差較大的的兩個閉合超聲線,很難超聲

5. 當(dāng)超聲面在Z軸上斜度很大的時候很難超聲

但是對于水箱,越來越多的廠家已經(jīng)開始在用UV膠密封粘結(jié)工藝,因為粘結(jié)可靠性高,報廢率低.且在一些時候,塵盒和水箱是無法用超聲完成焊接的.

十二、UV膠水密封粘結(jié)工藝的成敗關(guān)鍵

此工藝成敗的關(guān)鍵,主要在外觀氣泡,所以關(guān)鍵就是減少氣泡.

按照影響因素的大小排序如下:

1. 壓合工裝:復(fù)雜且較大的零件,強烈建議一定選擇分布均勻的手指按壓結(jié)構(gòu),不要采用氣缸推板方案按壓。

2. 膠水:膠水選型、粘稠度,產(chǎn)生的氣泡少且能滿足粘接強度要求.

3. 設(shè)計參數(shù)

4. 調(diào)機:包含走膠路徑、走膠速度、吐膠量等

十三、比較理想的UV密封粘結(jié)樣品







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