金属件与同轴电缆的焊接系统的制作方法

本实用新型涉及通信器件加工领域，尤其涉及一种金属件与同轴电缆的焊接系统和焊接方法。

背景技术：

移动通信领域的基站天线产品结构复杂，内部结构主要由钣金件、压铸件、PCB电路板、同轴电缆等包含多种类型、多中规格的零部件组装及结构件焊接而成。金属结构器件与同轴电缆之间的焊接技术在天线生产中尤为重要，其焊接的目的首要是要保证良好的电气连续连接导通，其次是要保证持久的机械连接。因此金属结构器件与同轴电缆之间的焊点的锡量一致性、焊点的融透性和力学强度制约着产品电器参数及互调指标。目前移动通信领域金属结构器件通常需要与同轴电缆进行电性连接，首选通过锡合金介导的钎焊实现。金属结构器件与同轴电缆的锡钎焊过程多采用手工烙铁加热焊接，手工烙铁焊接只是采用局部加热的方式，焊点的融透性较差，并且不能有效保证电气连接的导通性。

进一步地，由于传统焊接技术手动操作的特性，导致焊接工序复杂，加工效率低下，焊接过程产生废水废气，且废水废气污染性较高，因而导致整个加工成本较高。

焊接工艺参数量化管控，是实现产品一致性的重大前提。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为克服现有技术的不足，提供一种能很好解决金属件与同轴电缆钎焊的可靠性和导通率的焊接方法，以及实现该焊接方法的焊接系统。

为达到以上技术目的，本实用新型采用的技术方案如下：

首先是一种金属件与同轴电缆的焊接系统，其包括设置在加工工位处对所述金属件或同轴电缆进行接触以进行加热的加热装置、设置在所述加热装置邻近的用于在所述金属件与同轴电缆连接处添加钎料的送钎装置以及将所述金属件和同轴电缆分别进行夹持并移送到所述加工工位的移动定位装置。

具体地，所述加热装置包括一对分别设置在所述加工工位两侧的电极、驱动每个所述电极与所述金属件或同轴电缆加压接触的电极加压机构以及调节所述一对电极之间的水平距离的电极定位机构。

更具体地，所述电极定位机构包括两个分别夹持所述一对电极的电极定位夹、以及供所述电极定位夹滑动的水平移动轨道。

优选地，所述水平移动轨道为直线轨道。

更优选地，该加热装置还包括控制所述电极所输出的电流值的电流控制器。

可选择地，该加热装置还包括计算所述电极加压时间的计时器。

进一步地，所述送钎装置包括钎料容器、驱动所述钎料容器挤出钎料的压料泵和驱动所述钎料容器往返移动的气缸。

更进一步地，所述移动定位装置包括工件夹具和驱动所述工件夹具移动到所述加工工位的送件机构。

具体地，所述工件夹具包括夹持所述金属件的第一定位夹和夹持所述同轴电缆的第二定位夹，所述第一定位夹和第二定夹之间保持距离以暴露所述连接处。

优选地，所述第一定位夹位于所述第二定位夹的下方。

更具体地，所述送件机构包括导轨、固定所述工件夹具的运动平台、驱动所述运动平台沿所述导轨行走的驱动组件。

所述的金属件与同轴电缆的焊接系统还包括对被加热的所述金属件与同轴电缆进行冷却的冷却装置；所述冷却装置位于所述加工工位的下游的加工工位。

进一步地，其还包括对所述一对电极进行表面清理的电极清理装置。

更进一步地，其还包括对所述焊接系统各个装置进行控制的电气控制装置。

其次是一种金属件与同轴电缆的焊接方法，其包括以下步骤：

准备所述金属件与同轴电缆并移送到加工工位；

在所述加工工位对所述金属件与同轴电缆的连接处添加钎料并且对所述金属件或同轴电缆进行接触加热以实现焊接；

将已完成焊接的所述金属件从所述加工工位上转移。

进一步地，所述准备步骤中，在所述金属件与同轴电缆维持预设的位置关系的情况下驱动所述金属件与同轴电缆到达所述加工工位。

优选地，所述金属件与同轴电缆之间的位置关系通过工件夹具来维持。

更优选地，所述工件夹具暴露所述金属件与同轴电缆的连接处，以便从所述暴露的位置向所述连接处添加钎料。

进一步地，所述接触加热的所需的热量在所述电极与所述金属件或同轴电缆的接触面存在加压接触的情况下通过输入电流以在所述接触面及该接触面的邻近区域产生电阻热而获得。

具体地，在一定的电流条件下和一定的时间范围内，随着所述加压接触的时间越长，所述电阻热所产生的温度越高。

优选地，所述电极与金属件进行加压接触以实现接触加热。

进一步地，在所述连接处添加钎料之前，利用所述电极对所述金属件或同轴电缆进行预热。

更进一步地，对所述金属件或同轴电缆进行预热后，在所述连接处添加钎料的工序与对所述金属件或同轴电缆进行接触加热的工序同步进行。

优选地，所述电极在一次所述接触加热之后需要进行电极表面清理的步骤。

更优选地，还包括将通过接触加热完成焊接的所述金属件与同轴电缆进行冷却的步骤。

进一步优选地，所述冷却后的完成焊接的所述金属件与同轴电缆从所述加工工位上转移。

较优地，所述金属件与同轴电缆的位置转移通过数控的送件机构驱动。

与现有技术相比较，本实用新型具有如下优势：

(1)本实用新型的金属件与同轴电缆的焊接系统和焊接方法，借鉴电阻焊的加热方式，采用一对电极在加压接触的情况下进行接触加热，使金属件和同轴电缆的热导通情况更良好，使钎焊连接结构更可靠、导通率更高，符合移动通信的电气性能要求；

(2)本实用新型的金属件与同轴电缆的焊接系统和焊接方法，区别于电阻焊的焊点形成方式，仅对金属件进行加热，避免过热影响同轴电缆的电气性能；

(3)本实用新型的金属件与同轴电缆的焊接系统和焊接方法，焊接过程操作简单，可以大大减少人工劳动，有效提高了生产效率，降低了劳动成本；

(4)本实用新型的金属件与同轴电缆的焊接系统和焊接方法，焊接过程没有产生大量废水废气，加工现场干净整洁，降低了废水废气处理和维护加工环境的成本；

(5)本实用新型的金属件与同轴电缆的焊接系统和焊接方法，可采用数控控制所有装置，能够实现自动化加工，所有操作参数可控，产品质量更高更稳定，产品的电性能一致性良好。

附图说明

图1为适用于本实用新型的第一种焊接结构，示出了金属件提供平面以实现焊接的情况。

图2为本实用新型金属件与同轴电缆的焊接系统的组织结构示意图。

图3为本实用新型金属件与同轴电缆的焊接系统中的加热装置、部分送钎装置的结构示意图。

图4为本实用新型的金属件与同轴电缆的焊接系统中电极控制电路的结构示意图。

图5为本实用新型的金属件与同轴电缆的焊接方法的流程示意图。

图6为适用于本实用新型的第二种焊接结构，示出了金属件提供曲面凹槽以实现焊接的情况。

图7为适用于本实用新型的第三种焊接结构，示出了金属件提供方槽凹槽以实现焊接的情况。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

实施例一

焊接系统

参考图1，示出了金属件与同轴电缆相互焊接所要得到的焊接结构1，所述焊接结构1包括提供焊接基体的金属件11、同轴电缆12以及填充在焊缝14中的焊料13。图1所示的实施例中，所述金属件11提供了一个平面作为焊接面，焊料13在熔融状态下由于重力的作用从所述同轴电缆12的下半部分延伸到所述金属件11的表面，并且从所述同轴电缆12的正下方向两侧扩散，直到熔融的焊料13基于自身材料特性以及冷却效应不再扩散，最后所述焊料13在所述金属件11和同轴电缆12之间凝固形成焊点。

参考图2，其示出了一种金属件与同轴电缆的焊接系统2，该焊接系统2用于形成所述焊接结构1。具体地，所述焊接系统2包括加热装置21、送钎装置22、冷却装置23、电极清理装置24、移动定位装置25和电气控制装置26。所述加热装置21、送钎装置22、冷却装置23和电极清理装置24分别用于处理不同的工序。所述移动定位装置25用于将工件(金属件11和同轴电缆12)依次移送到前述的装置中进行不同工序的加工，或者将工件依次移送到不同的加工工位以便前述的装置能够执行相应的工序。所述电气控制装置26对该焊接系统2的各个装置进行数控控制，以实现自动化加工生产。

参考图3和图4，所述加热装置21包括上电极211、下电极212、电极加压机构213、电极定位机构214，还包括对所述上电极211和下电极212进行电路控制的电流控制器215和216。

如图3所示，所述上电极211和下电极212之间形成加热的加工工位，所述金属件11和同轴电缆12将在所述加工工位上被加热，优选地，所述上电极211和下电极212分别设置在所述加工工位的两侧。所述上电极211和下电极212的前端用于与被加热的物体接触，后端通过所述电极加压机构213施加向前的压力，驱动所述上电极211和下电极212在被加热物体表面产生压力，以形成加压接触。所述电极定位机构214包括两个分别夹持所述上电极211和下电极212的电极定位夹2141，还包括供所述电极定位夹2141相对滑动以调整所述两个电极之间的距离的水平移动轨道2142；所述水平移动轨道2142优选为从所述加工工位的下方经过的直线轨道，可以根据所述金属件11或同轴电缆12的宽度来调整所述上电极211和下电极212之间的距离。

如图4所示，所述上电极211和下电极212由电路控制，具体地，由该电路控制所输出的电流和电流的输出时间，因此，该电路还包括与电源直接连通的电流控制器215和计时器216。所述电流控制器215和计时器216在本领域的公知常识中容易实现，并且实现方式多样灵活，在此不进行赘述。

当所述上电极211和下电极212与被加热物体接触后形成闭合回路，并且在接触面存在加压接触的情况下通过输入电流以在所述接触面及该接触面的邻近区域产生电阻热。经试验发现，在一定的电流条件下和一定的时间范围内，随着所述加压接触的时间越长，所述电阻热所产生的温度越高，当所产生的电阻热足够高的情况下可以用于焊接加热。

继续参考图3，所述送钎装置22作用于由所述上电极211和下电极212所限定的加工工位。优选从所述加工工位上方对所述金属件11和同轴电缆12的连接处添加钎料。钎料按熔点高低分为软钎料和硬钎料，其中，所述软钎料有锡基、铅基、锌基等；硬钎料有铝基、银基、铜基镍基等。所述送钎装置22包括钎料容器211，当使用软钎料的时候，该送钎装置22还包括驱动所述钎料容器挤出钎料的压料泵(未图示)和驱动所述钎料容器往返移动的气缸(未图示)；当使用硬钎料的时候，所述压料泵可以替换为运送单位体积(或重量)的运料夹。

所述移动定位装置25包括工件夹具和驱动所述工件夹具移动到所述加工工位的送件机构。本实施例中，基于所述金属件11和同轴电缆12的结构，所述工件夹具最基本需要包括夹持所述金属件11的第一定位夹和夹持所述同轴电缆12的第二定位夹，优选地，所述第一定位夹在所述第二定位夹的下方，更优选地，所述第一定位夹和第二定位夹之间保持距离以暴露所述金属件11和同轴电缆12的连接处，即暴露拟形成焊缝或焊点的位置。所述金属件11和同轴电缆12被所述工件夹具固定好相对位置后通过送件机构移送到所述加工工位。在一种可能的实施方式中，所述送件机构包括导轨、固定所述工件夹具的运动平台、驱动所述运动平台沿导轨行走的驱动组件。所述运动平台和驱动组件具体的实现方式是本领域技术人员容易想到的，在此不进行详述。所述导轨必定经过所述加工工位，并且从与所述加热装置21的直线导轨2142相交错，在另一种可能的实施方式中，所述导轨从所述直线导轨2142的上方交错经过。

所述冷却装置23用于对加热后的所述金属件与同轴电缆以及钎料进行冷却，其实质是加速所述焊接结构1的形成，该冷却装置23设置在所述加热装置21和送钎装置22所对应的所述加工工位的下游加工工位。所述钎料在熔融之后进行快速冷却的过程中有助于形成较致密的结构，也有利于阻断所述电阻热的扩散，保证所述焊接结构1的美观。所述冷却装置通过冷却提供冷却介质实现，所述冷却介质可以是循环水、循环空气或其他比热较高的介质。

所述电极清理装置24用于对每一次加热后的所述上电极211和下电极212的表面进行清理，特别是对这两个电极用于与被加热物直接接触的前端。电极表面清理不良时，油污和氧化膜等使接触电阻增大，导致焊接区域的总电阻增大，所产生的有效电阻热相对减少，致使焊缝或焊点强度降低，或者在电极表面清理不良的情况下焊缝或焊点的局部接触表面过热和喷溅，导致焊接失败。清理工序是能够减少甚至消除上述不良影响的，能最大可能地保证每一次加热的一致性。所述电极清理装置24所对应的加工工位优选在所述冷却装置23所对应的加工工位的下游。

本实用新型的金属件与同轴电缆的焊接系统2，其所述加热装置21和送钎装置22作用于同一个加工工位，并且使用所述移动定位装置25进行移送工件，采用所述电器控制装置26实现自动化控制，可以大大减少人工劳动，有效提高了生产效率，降低了劳动成本；能够实现自动化加工，所有操作参数可控，产品质量更高更稳定，产品的电性能一致性良好。

实施例二

焊接方法

参考图5，本实用新型还提供了一种金属件与同轴电缆的焊接方法，其包括以下步骤：

S1：准备所述金属件与同轴电缆并移送到加工工位；

具体地，通过所述移动定位装置25将所述金属件与同轴电缆移送到所述加工工位。首先，通过人工操作，将所述金属件11和同轴电缆12固定在所述工件夹具上，以维持预设的位置关系，便于后续焊接形成所述焊接结构1；然后，将所述夹持有金属件11和同轴电缆12的工件夹具固定在所述送件机构上，通过人工推动或者电机驱动，将所述工件夹具移送到所述加工工位上。

本领域技术人员应当理解，在自动化生产成熟的情况下，上述需要人工执行的工序可由机器替代。

S2：在所述加工工位对所述金属件与同轴电缆的连接处添加钎料并且对所述金属件或同轴电缆进行接触加热以实现焊接；

所述金属件11与同轴电缆12的连接处即相当于所述焊缝14，下文的描述中将所述连接处等同于所述焊缝14。

如上所述，所述接触加热的所需的热量在所述电极(包括上电极211和下电极212)与所述金属件11或同轴电缆12的接触面存在加压接触的情况下通过输入电流以在所述接触面及该接触面的邻近区域产生电阻热而获得。进一步地，考虑到所述同轴电缆12对高温的耐受能力较差，所述上电极211和下电极212与所述金属件11进行加压接触以实现接触加热，所产生的电阻热从所述金属件11传递到所述同轴电缆12。

为了保证焊接质量，在对所述金属件11和同轴电缆12添加钎料之前，需要对所述金属件11进行预热，以便在后续的加热过程使整体温度可以快速达到预设值(步骤S21)。

下一步(步骤S22)，对所述金属件11或同轴电缆12进行预热后，在对所述金属件11继续加热以达到焊接温度的过程，在所述焊缝14添加钎料的工序同步进行，加热的同时将即时添加的所述钎料进行熔融，所述钎料的添加量可以根据工件的焊接情况适时调整。

S3:将已完成焊接的所述金属件从所述加工工位上转移；

在所述进行加热和送钎的加工工位完成当前工序之后，所述送件机构需要将所述金属件11和同轴电缆12移送到下一个加工工位以执行以下步骤：

S31:将通过接触加热完成焊接的所述金属件11与同轴电缆12进行冷却；

S32：将经过一次接触加热之后的上电极211和下电极212进行电极表面清理；优选地，所述上电极211和下电极212冷却至常温后再进行表面清理；

S33:将冷却后所形成所述焊接结构1从所有加工工位上转移，并卸出工件夹具。

以上各个工序和步骤中，所述金属件11与同轴电缆12的位置转移通过数控的送件机构驱动。

本实用新型的金属件与同轴电缆的焊接方法，仅对金属件进行加热，避免过热影响同轴电缆的电气性能；焊接过程没有产生大量废水废气，加工现场干净整洁，降低了废水废气处理和维护加工环境的成本。

实施例三

金属件的焊接面的情况

参考图1、图6和图7，所述焊接结构1基于所述金属件11所提供的焊接面的情况大概分为三种实现方式：

如图1所示的实现方式已在前述的实施例一经过详细描述，不再重复。

如图6和图7所示，为了便于所述金属件11和同轴电缆12之间的定位，位于所述金属件11表面的焊接面会设置在可容纳所述同轴电缆12的凹槽111中，所述凹槽111容置所述同轴电缆12后，所述凹槽111的底部与同轴电缆12之间存在缝隙。

当所述凹槽111的底部是曲面时，所述焊接面具有曲面，所述缝隙也具有曲面。加热后熔融的所述钎料13自动填充到所述缝隙中，形成如图6所示的焊接结构1。当所述凹槽111为方槽，其底部为平面时，所述焊接面由多个平面相接组成，并且所述多个平面之间形成具有夹角的容置空间(相当于所述缝隙)，加热后熔融的所述钎料13自动填充到所述容置空间中，形成如图7所示的焊接结构1。

经过试验，采用所述焊接方法均适用上述三种焊接面的情况，表明所述焊接方法不受工件的外形限制，在存在各种焊接面形状的情况下，都使工件的焊接符合移动通信的电气要求。

综上所述，本实用新型金属件与同轴电缆的焊接系统和焊接方法能很好解决金属件与同轴电缆钎焊的可靠性和导通率，并且能提高生产效率，降低生产成本。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，均包含在本实用新型的保护范围之内。