矿用综采综合接入器（简称接入器） 是井下SAM综采自动化控制系统中的关键产品，负责综采工作面以太网信号、CAN信号和串口信号的转发通信，产品质量和可靠性直接关系到煤矿井下无人化自动开采技术的顺利进行。

确定攻关课题

通过对接入器不合格产品进行故障分类，发现因电路板原因造成不合格占比为97.5%；在因电路板原因造成的不合格品中，线芯脱落故障问题占比为85.6%；分析接入器产品装配工艺，线芯脱落故障现象产生的环节为电路板焊接工序。接入器产品不合格原因如图1 所示，故障问题分析见表1。

图1　接入器不合格原因分析

表1　故障问题分析

通过对接入器产品市场需求和重要度评估，围绕降本增效目标，确定QC小组的攻关课题为提升接入器电路板焊接合格率。为设定具体的改进目标，统计常规产品生产合格率，统计结果见表2，常规产品平均生产合格率为95.23%，因此设定提升接入器电路板焊接合格率为95%。

表2　常规产品生产合格率

接入器故障原因分析

QC小组分析并梳理出11 条线芯脱落原因，制定了主要原因确认清单，排除非要因，精准确认主要原因。对末端原因按人、机、料、法、环进行分类，接入器产品电路板发生变更前后生产人员和生产场所未发生变更，因此仅分析机、料、法3 类末端原因，分析并确认末端原因清单见表3。

表3　末端原因清单

（1） 电烙铁温度过低

电烙铁焊接温度为（320±2） ℃，连续工作3 h温漂±2 ℃。经专业测温仪测量发现，温度控制和温漂控制均不合格，现状照片如图2 所示，温度和温漂控制验证见表4。电烙铁的实际温度与显示温度差距明显，长时间使用后电烙铁不能保持恒温，焊接温度不稳定对焊接质量影响明显，判定此为接入。

表4　温度和温漂控制验证

图2　温度和温漂控制现状照片

（2） 线芯柔韧性差

破坏性测试不同直径的线芯，左侧为生产中使用的规格为0.75 mm²的硬质线芯，右侧为对比组的器电路板合格率低的主要原因。

0.5 mm²高温软导线芯，线芯柔韧性测试如图3 所示。经测试2 种线芯均能承受数百次晃动拉拽不脱落，抗拉拽效果无区别，判定此为接入器焊接合格率低的非要因。

图3　线芯柔韧性测试

（3） 线芯损伤/剥皮长度不统一

焊接前需对线缆进行脱头处理，若露出线芯损伤或长度不统一会导致焊接后线芯脱落。经现场检查发现使用专用线缆脱头设备，无线芯损伤和长度不统一的情况发生，判定此为接入器焊接合格率低的非要因，损伤线芯验证如图4所示。

图4　损伤线芯验证

（4） 电路板焊盘有污染

使用40 倍数字显微镜观察检验，不合格品的焊盘表面存在污染氧化情况。为验证焊盘污染氧化对线芯脱落造成的影响，采用3 种方式对焊盘进行处理效果见表5。经验证电路板焊盘表面污染，将导致焊料浸润性变差，无法形成有效焊接，导致线芯脱落，判定此为接入器焊接合格率低的主要原因，焊盘污染对比如图5所示。

表5　焊盘污染处理后焊接合格率统计

图5　焊盘污染对比

（5）PCB沉金厚度不足/PCBA加工不合格

抽取不合格批次电路板进行送检，经专业检测机构分析，PCB 板化学镍金层除金层致密性差外，并未发现其他影响可焊性的严重缺陷，对本批次焊接后的线芯进行拉脱力试验，对比发现以往批次合格品与本批次合格品拉脱力无明显差异，均达29 N·m标准，判定此为接入器焊接合格率低的非要因。

（6） 电路板焊盘孔径小、间距小

通过测试发现电路板焊盘间距小，为避免相邻两线接触短路，焊接时容易造成虚焊；因焊盘孔直径小，不能穿孔焊容易接造成线芯与电路板接触面积小，2 种情况均会影响焊接质量，造成线芯脱落情况，判定此为接入器焊接合格率低的主要原因。

接入器合格率改进措施

QC小组成员针对导致接入器合格率低的主要原因制定相应的改进措施，通过保持电烙铁温度稳定、提高电路板焊盘洁净度、增大焊盘孔径和间距3 种有效措施，提升了接入器的焊接合格率。

保持电烙铁温度稳定

将现场电烙铁替换为恒温数显电烙铁，采购专业测温仪，定期对电烙铁温度及温漂进行校验，新电烙铁可实现温度精准控制，温度稳定，连续工作3 h后温度变化≤±2 ℃。

提高电路板焊盘洁净度

通过更改焊接方式，在焊接前进行外观检查和搪锡实验，并定期进行人员焊接培训；修订电路板沉金厚度技术要求为1.5 U，PCB覆铜厚度不小于1盎司；增加40 倍数字显微镜观察电路板焊盘的外观检验工序，通过更新技术要求，电路板焊盘表面污染等明显质量问题明显改善。

增大焊盘孔径和间距

增大焊盘间距离避免连点情况，焊接质量和效率同时得到提升，每件产品可节约工时12 s；增大焊盘过线孔直径尺寸，实现导线穿孔焊接，增大导线接触面积，焊盘孔径增大至2.0 mm，间距增大至3.6 mm，改进后焊接强度增加，避免了虚焊情况出现。电路板孔径、间距验证如图6所示。

图6　电路板孔径、间距验证

效果验证及巩固措施

效果验证

实施提高接入器焊接合格率的对策后，QC小组成员连续统计了4 批次接入器电路板焊接合格率，平均合格率为97.06%，实现了接入器电路板焊接合格率为95%课题目标，整改实施后焊接合格率统计情况见表6。

巩固措施

（1） 制定“质量三卡”的管理模式，分别为写实卡、分析卡与纠错卡，通过汇总并分析“质量三卡”的现场质量问题，形成闭环质量管理模式，特别是针对错误案例展示交流，对操作人员提前预警，避免出现类似故障情况。

（2）定期组织开展人员技能和质量意识培训，采用学习与反思相结合的方式，确保培训效果最大化。

（3） 制定了工具点检与定期校准制度，降低因工具问题导致的质量风险，实现精细化管理。

结 语

通过接入器电路板焊接合格率提升措施的QC活动，将焊接工序列为组装最主要的工序之一，QC小组采用插接/压接技术取代传统焊接方式，降低制造成本和组装复杂性。初步统计传统单台接入器焊接时间约为162 s，改为插接方式后单台接入器接口插接时间约为22 s，组装时间减少约140 s。通过接入器电路板焊接合格率提升措施的QC活动，增强小组成员质量控制意识，提升运用QC方法的能力，为后续解决类似问题积累了宝贵经验。

策划：赵瑞 编辑：刘雅清