CNC鑼板效率提升研究
PCB硬板成型方式一般有CNC鑼板成型、模具沖壓成型、v-cut、斜邊等。文中通過優(yōu)化CNC鑼板粗鑼刀行刀路徑來實現(xiàn)鑼板效率提升,降低鑼板成本。
0 背景
CNC鑼板成型是PCB硬板最為普遍的成型方式之一。CNC鑼板成型有板邊質(zhì)量優(yōu)良的特點,并且對于樣品和小批量訂單有明顯的成本優(yōu)勢。而對于大批量訂單,客戶指定CNC鑼板成型時,比較昂貴的設(shè)備以及相對較低的鑼板效率就會成為比較大的成本損耗。
在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下提升CNC鑼板效率是降低生產(chǎn)成本的方式之一。下文就如何提升CNC鑼板效率做出了一些研究并提出改善建議。
1 影響CNC鑼板效率的因素
表1從5M1E角度分析影響CNC鑼板效率的因素。
表1 影響CNC鑼板效率的因素
在不增加額外成本、不降低產(chǎn)品質(zhì)量前提下,鑼板程式的優(yōu)化意味著鑼板效率提升,相對來說是CNC鑼板效率提升比較有效的方法。
2 CNC鑼板程式優(yōu)化
2.1 設(shè)計規(guī)則
兼顧質(zhì)量與成本因素,CNC鑼板常見的規(guī)則是粗鑼+精鑼的方法。粗鑼鑼廢料,精鑼使成型邊滿足尺寸要求和外觀要求。從功能來講,粗鑼側(cè)重效率成本,精鑼側(cè)重質(zhì)量。
在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,優(yōu)先以粗鑼作為成本改善的出發(fā)點。
2.2 粗鑼效率
粗鑼的意義:將基材廢料鑼掉,同時為精鑼預(yù)留一定距離。
粗鑼時間=必須鑼掉的廢料面積÷粗鑼刀效率。(※特別注意:粗鑼行程×鑼刀直徑≠鑼廢料面積)
按照以上分析,若要減少粗鑼時間,需要提高粗鑼刀效率,減少必須鑼掉的廢料面積。
2.3 粗鑼現(xiàn)狀分析
2.3.1單set排版粗鑼路徑
圖1 單set排版粗鑼路徑
單set排版時粗鑼刀延set邊逆時針行走一圈,預(yù)留0.05-0.15 mm距離。鑼刀行程無浪費。
2.3.2 4set排版粗鑼路徑
圖2 4set排版粗鑼路徑
4set排版粗鑼行程使用單set行程用排版方式復(fù)制而來。若set粗鑼順序為1-2-3-4,我們不難發(fā)現(xiàn):
(1)粗鑼set1時,粗鑼刀效率接近100%。
(2)粗鑼set2時,set2左邊懸空,粗鑼刀有在懸空邊空行,粗鑼刀效率約為70%~75%。
(3)同理,粗鑼set3時,也有一邊懸空,同樣粗鑼刀效率約為75%左右。
(4)粗鑼set4時,有兩邊懸空,粗鑼刀效率約為50%左右。
結(jié)論:若粗鑼路徑采用排版復(fù)制方法,那么粗鑼刀有空行情況,存在浪費。
2.3.3 16set排版粗鑼路徑
圖3 16set排版粗鑼路徑
按照4set排版粗鑼行程分析,16set排版粗鑼行程浪費更加嚴重。浪費多少呢?若此PNL板尺寸為540×620mm,排版間距為2.0mm,按常規(guī)使用1.8mm粗鑼刀,行速為13mm/秒。那么:
浪費的粗鑼刀的行程約為:
(520+600)×3=3360mm
每趟板浪費的時間為:
3360÷13=258秒=4分鐘18秒
2.4 解決粗鑼行程浪費
解決粗鑼浪費,就是要讓粗鑼刀在盡可能短的行程內(nèi)多鑼廢料,盡量避免空行。下面就4排版和16排版為例,精簡粗鑼行程,讓粗鑼刀每趟避免空行。
4set排版粗鑼優(yōu)化示意:
圖4 4set排版粗鑼路徑
優(yōu)化后的4set排版粗鑼路徑說明:
第一刀:粗鑼排版中間的圓弧區(qū)域。
※說明:若set四角圓弧R≤5.0mm,粗鑼可以不用理會圓弧區(qū)域,直接用精鑼完成。
第二刀:從左至右一刀,將PNL平分。
※說明:類似于寫“田”字,先寫中間一橫,再一筆寫“日”字。
第三刀:在PNL中上方下刀,圍繞set邊行刀。
※說明:若set四角圓弧R≤5.0mm,粗鑼可以走直線,圓弧區(qū)域直接用精鑼完成。
經(jīng)過優(yōu)化后發(fā)現(xiàn):
(1)除排版正中心的圓弧區(qū)域外,其它粗鑼路徑銑刀利用率很高,基本沒有空行,鑼刀效率非常高。
(2)四排版粗鑼只用了2~3次下刀提刀動作。比排版復(fù)制的方法節(jié)省1~2次下刀提刀動作。
16set排版粗鑼優(yōu)化示意:
圖5 16set排版粗鑼路徑
經(jīng)過優(yōu)化后發(fā)現(xiàn):
(1)粗鑼路徑銑刀利用率很高,基本沒有空行,鑼刀效率非常高。
(2)粗鑼只用了6次下刀提刀動作。比排版復(fù)制的方法節(jié)省10次下刀提刀動作。
2.5 減少必須鑼掉的廢料面積
(1)set排版間距設(shè)定:對于鑼板成型的產(chǎn)品,排版間距推薦1.8~2.0mm,用1.7~1.9mm粗鑼刀。
(2)set內(nèi)過大的廢料塊考慮用鑼機作業(yè)員手動去除。
(3)鑼機吸塵口能夠吸走一定尺寸的廢料,set內(nèi)的廢料可以鑼成細小碎塊即可。
3 成效預(yù)估
以每月10萬平方米交貨面積進行模擬,約需要生產(chǎn)35萬panel。平均每panel按6set,panel尺寸約為500×600mm。鑼機按6軸,疊板按3片。排版間距為2.0mm,按常規(guī)使用1.8mm粗鑼刀,行速為13mm/秒。按照本文3.4進行粗鑼優(yōu)化后:
每趟板節(jié)省時長=(480×2+580)÷13+3次下刀時間≈120秒=2分鐘
需要六軸鑼機生產(chǎn)趟數(shù)=350000÷6÷3≈19444趟(此為理論每趟板都上滿6個軸來計算,實際生產(chǎn)過程中一定會出現(xiàn)沒有上滿的情況,所以實際趟數(shù)會高于計算結(jié)果)
每月可節(jié)省鑼機臺數(shù)=14583×2分鐘÷60÷24÷ 28=0.96臺≈1臺
結(jié)論:粗鑼行程優(yōu)化后,每10萬平方米的出貨面積,每月可以節(jié)約1臺鑼機的成本。
4 實施建議
建議參考4M變更流程進行。
(1)技術(shù)部、生產(chǎn)部、品質(zhì)部挑選有代表性型號,試行。
(2)記錄試行數(shù)據(jù),產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、操作流程、檢驗方法、風(fēng)險預(yù)估、物料損耗等因素的檢討評估糾錯。
(3)小批量導(dǎo)入,檢討評估糾錯。
(4)修改正式SOP,培訓(xùn),大批量導(dǎo)入。
(5)根據(jù)實際情況,評估舊型號是否更新設(shè)計。
(6)成果總結(jié)。
5 水平展開/延伸
(1)提升鑼板效率,從鑼帶制作角度來看,無非就是減少鑼程長度,減少下刀提刀次數(shù),減少換刀次數(shù),盡量讓每一次鑼程都有效。在遵循粗鑼+精鑼原則下,精鑼路徑也是可以在現(xiàn)有基礎(chǔ)上優(yōu)化的。
(2)技術(shù)部人員有質(zhì)量意識的同時也需要有成本意識,鑼板效率的提升是優(yōu)秀鑼帶技術(shù)人員的考評指標之一。
(3)行業(yè)內(nèi)有不少鑼板代工廠,這些代工廠是需要賺取利潤的,可以學(xué)習(xí)鑼板代工公司的成本降低的方法。
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原文標題:CNC鑼板效率提升研究
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