本實用新型涉及通信器件加工領域，尤其涉及一種金屬件與同軸電纜的焊接系統(tǒng)和焊接方法。

背景技術：

移動通信領域的基站天線產品結構復雜，內部結構主要由鈑金件、壓鑄件、PCB電路板、同軸電纜等包含多種類型、多中規(guī)格的零部件組裝及結構件焊接而成。金屬結構器件與同軸電纜之間的焊接技術在天線生產中尤為重要，其焊接的目的首要是要保證良好的電氣連續(xù)連接導通，其次是要保證持久的機械連接。因此金屬結構器件與同軸電纜之間的焊點的錫量一致性、焊點的融透性和力學強度制約著產品電器參數及互調指標。目前移動通信領域金屬結構器件通常需要與同軸電纜進行電性連接，首選通過錫合金介導的釬焊實現。金屬結構器件與同軸電纜的錫釬焊過程多采用手工烙鐵加熱焊接，手工烙鐵焊接只是采用局部加熱的方式，焊點的融透性較差，并且不能有效保證電氣連接的導通性。

進一步地，由于傳統(tǒng)焊接技術手動操作的特性，導致焊接工序復雜，加工效率低下，焊接過程產生廢水廢氣，且廢水廢氣污染性較高，因而導致整個加工成本較高。

焊接工藝參數量化管控，是實現產品一致性的重大前提。

技術實現要素：

本實用新型的目的是為克服現有技術的不足，提供一種能很好解決金屬件與同軸電纜釬焊的可靠性和導通率的焊接方法，以及實現該焊接方法的焊接系統(tǒng)。

為達到以上技術目的，本實用新型采用的技術方案如下：

首先是一種金屬件與同軸電纜的焊接系統(tǒng)，其包括設置在加工工位處對所述金屬件或同軸電纜進行接觸以進行加熱的加熱裝置、設置在所述加熱裝置鄰近的用于在所述金屬件與同軸電纜連接處添加釬料的送釬裝置以及將所述金屬件和同軸電纜分別進行夾持并移送到所述加工工位的移動定位裝置。

具體地，所述加熱裝置包括一對分別設置在所述加工工位兩側的電極、驅動每個所述電極與所述金屬件或同軸電纜加壓接觸的電極加壓機構以及調節(jié)所述一對電極之間的水平距離的電極定位機構。

更具體地，所述電極定位機構包括兩個分別夾持所述一對電極的電極定位夾、以及供所述電極定位夾滑動的水平移動軌道。

優(yōu)選地，所述水平移動軌道為直線軌道。

更優(yōu)選地，該加熱裝置還包括控制所述電極所輸出的電流值的電流控制器。

可選擇地，該加熱裝置還包括計算所述電極加壓時間的計時器。

進一步地，所述送釬裝置包括釬料容器、驅動所述釬料容器擠出釬料的壓料泵和驅動所述釬料容器往返移動的氣缸。

更進一步地，所述移動定位裝置包括工件夾具和驅動所述工件夾具移動到所述加工工位的送件機構。

具體地，所述工件夾具包括夾持所述金屬件的第一定位夾和夾持所述同軸電纜的第二定位夾，所述第一定位夾和第二定夾之間保持距離以暴露所述連接處。

優(yōu)選地，所述第一定位夾位于所述第二定位夾的下方。

更具體地，所述送件機構包括導軌、固定所述工件夾具的運動平臺、驅動所述運動平臺沿所述導軌行走的驅動組件。

所述的金屬件與同軸電纜的焊接系統(tǒng)還包括對被加熱的所述金屬件與同軸電纜進行冷卻的冷卻裝置；所述冷卻裝置位于所述加工工位的下游的加工工位。

進一步地，其還包括對所述一對電極進行表面清理的電極清理裝置。

更進一步地，其還包括對所述焊接系統(tǒng)各個裝置進行控制的電氣控制裝置。

其次是一種金屬件與同軸電纜的焊接方法，其包括以下步驟：

準備所述金屬件與同軸電纜并移送到加工工位；

在所述加工工位對所述金屬件與同軸電纜的連接處添加釬料并且對所述金屬件或同軸電纜進行接觸加熱以實現焊接；

將已完成焊接的所述金屬件從所述加工工位上轉移。

進一步地，所述準備步驟中，在所述金屬件與同軸電纜維持預設的位置關系的情況下驅動所述金屬件與同軸電纜到達所述加工工位。

優(yōu)選地，所述金屬件與同軸電纜之間的位置關系通過工件夾具來維持。

更優(yōu)選地，所述工件夾具暴露所述金屬件與同軸電纜的連接處，以便從所述暴露的位置向所述連接處添加釬料。

進一步地，所述接觸加熱的所需的熱量在所述電極與所述金屬件或同軸電纜的接觸面存在加壓接觸的情況下通過輸入電流以在所述接觸面及該接觸面的鄰近區(qū)域產生電阻熱而獲得。

具體地，在一定的電流條件下和一定的時間范圍內，隨著所述加壓接觸的時間越長，所述電阻熱所產生的溫度越高。

優(yōu)選地，所述電極與金屬件進行加壓接觸以實現接觸加熱。

進一步地，在所述連接處添加釬料之前，利用所述電極對所述金屬件或同軸電纜進行預熱。

更進一步地，對所述金屬件或同軸電纜進行預熱后，在所述連接處添加釬料的工序與對所述金屬件或同軸電纜進行接觸加熱的工序同步進行。

優(yōu)選地，所述電極在一次所述接觸加熱之后需要進行電極表面清理的步驟。

更優(yōu)選地，還包括將通過接觸加熱完成焊接的所述金屬件與同軸電纜進行冷卻的步驟。

進一步優(yōu)選地，所述冷卻后的完成焊接的所述金屬件與同軸電纜從所述加工工位上轉移。

較優(yōu)地，所述金屬件與同軸電纜的位置轉移通過數控的送件機構驅動。

與現有技術相比較，本實用新型具有如下優(yōu)勢：

(1)本實用新型的金屬件與同軸電纜的焊接系統(tǒng)和焊接方法，借鑒電阻焊的加熱方式，采用一對電極在加壓接觸的情況下進行接觸加熱，使金屬件和同軸電纜的熱導通情況更良好，使釬焊連接結構更可靠、導通率更高，符合移動通信的電氣性能要求；

(2)本實用新型的金屬件與同軸電纜的焊接系統(tǒng)和焊接方法，區(qū)別于電阻焊的焊點形成方式，僅對金屬件進行加熱，避免過熱影響同軸電纜的電氣性能；

(3)本實用新型的金屬件與同軸電纜的焊接系統(tǒng)和焊接方法，焊接過程操作簡單，可以大大減少人工勞動，有效提高了生產效率，降低了勞動成本；

(4)本實用新型的金屬件與同軸電纜的焊接系統(tǒng)和焊接方法，焊接過程沒有產生大量廢水廢氣，加工現場干凈整潔，降低了廢水廢氣處理和維護加工環(huán)境的成本；

(5)本實用新型的金屬件與同軸電纜的焊接系統(tǒng)和焊接方法，可采用數控控制所有裝置，能夠實現自動化加工，所有操作參數可控，產品質量更高更穩(wěn)定，產品的電性能一致性良好。

附圖說明

圖1為適用于本實用新型的第一種焊接結構，示出了金屬件提供平面以實現焊接的情況。

圖2為本實用新型金屬件與同軸電纜的焊接系統(tǒng)的組織結構示意圖。

圖3為本實用新型金屬件與同軸電纜的焊接系統(tǒng)中的加熱裝置、部分送釬裝置的結構示意圖。

圖4為本實用新型的金屬件與同軸電纜的焊接系統(tǒng)中電極控制電路的結構示意圖。

圖5為本實用新型的金屬件與同軸電纜的焊接方法的流程示意圖。

圖6為適用于本實用新型的第二種焊接結構，示出了金屬件提供曲面凹槽以實現焊接的情況。

圖7為適用于本實用新型的第三種焊接結構，示出了金屬件提供方槽凹槽以實現焊接的情況。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細描述。

實施例一

焊接系統(tǒng)

參考圖1，示出了金屬件與同軸電纜相互焊接所要得到的焊接結構1，所述焊接結構1包括提供焊接基體的金屬件11、同軸電纜12以及填充在焊縫14中的焊料13。圖1所示的實施例中，所述金屬件11提供了一個平面作為焊接面，焊料13在熔融狀態(tài)下由于重力的作用從所述同軸電纜12的下半部分延伸到所述金屬件11的表面，并且從所述同軸電纜12的正下方向兩側擴散，直到熔融的焊料13基于自身材料特性以及冷卻效應不再擴散，最后所述焊料13在所述金屬件11和同軸電纜12之間凝固形成焊點。

參考圖2，其示出了一種金屬件與同軸電纜的焊接系統(tǒng)2，該焊接系統(tǒng)2用于形成所述焊接結構1。具體地，所述焊接系統(tǒng)2包括加熱裝置21、送釬裝置22、冷卻裝置23、電極清理裝置24、移動定位裝置25和電氣控制裝置26。所述加熱裝置21、送釬裝置22、冷卻裝置23和電極清理裝置24分別用于處理不同的工序。所述移動定位裝置25用于將工件(金屬件11和同軸電纜12)依次移送到前述的裝置中進行不同工序的加工，或者將工件依次移送到不同的加工工位以便前述的裝置能夠執(zhí)行相應的工序。所述電氣控制裝置26對該焊接系統(tǒng)2的各個裝置進行數控控制，以實現自動化加工生產。

參考圖3和圖4，所述加熱裝置21包括上電極211、下電極212、電極加壓機構213、電極定位機構214，還包括對所述上電極211和下電極212進行電路控制的電流控制器215和216。

如圖3所示，所述上電極211和下電極212之間形成加熱的加工工位，所述金屬件11和同軸電纜12將在所述加工工位上被加熱，優(yōu)選地，所述上電極211和下電極212分別設置在所述加工工位的兩側。所述上電極211和下電極212的前端用于與被加熱的物體接觸，后端通過所述電極加壓機構213施加向前的壓力，驅動所述上電極211和下電極212在被加熱物體表面產生壓力，以形成加壓接觸。所述電極定位機構214包括兩個分別夾持所述上電極211和下電極212的電極定位夾2141，還包括供所述電極定位夾2141相對滑動以調整所述兩個電極之間的距離的水平移動軌道2142；所述水平移動軌道2142優(yōu)選為從所述加工工位的下方經過的直線軌道，可以根據所述金屬件11或同軸電纜12的寬度來調整所述上電極211和下電極212之間的距離。

如圖4所示，所述上電極211和下電極212由電路控制，具體地，由該電路控制所輸出的電流和電流的輸出時間，因此，該電路還包括與電源直接連通的電流控制器215和計時器216。所述電流控制器215和計時器216在本領域的公知常識中容易實現，并且實現方式多樣靈活，在此不進行贅述。

當所述上電極211和下電極212與被加熱物體接觸后形成閉合回路，并且在接觸面存在加壓接觸的情況下通過輸入電流以在所述接觸面及該接觸面的鄰近區(qū)域產生電阻熱。經試驗發(fā)現，在一定的電流條件下和一定的時間范圍內，隨著所述加壓接觸的時間越長，所述電阻熱所產生的溫度越高，當所產生的電阻熱足夠高的情況下可以用于焊接加熱。

繼續(xù)參考圖3，所述送釬裝置22作用于由所述上電極211和下電極212所限定的加工工位。優(yōu)選從所述加工工位上方對所述金屬件11和同軸電纜12的連接處添加釬料。釬料按熔點高低分為軟釬料和硬釬料，其中，所述軟釬料有錫基、鉛基、鋅基等；硬釬料有鋁基、銀基、銅基鎳基等。所述送釬裝置22包括釬料容器211，當使用軟釬料的時候，該送釬裝置22還包括驅動所述釬料容器擠出釬料的壓料泵(未圖示)和驅動所述釬料容器往返移動的氣缸(未圖示)；當使用硬釬料的時候，所述壓料泵可以替換為運送單位體積(或重量)的運料夾。

所述移動定位裝置25包括工件夾具和驅動所述工件夾具移動到所述加工工位的送件機構。本實施例中，基于所述金屬件11和同軸電纜12的結構，所述工件夾具最基本需要包括夾持所述金屬件11的第一定位夾和夾持所述同軸電纜12的第二定位夾，優(yōu)選地，所述第一定位夾在所述第二定位夾的下方，更優(yōu)選地，所述第一定位夾和第二定位夾之間保持距離以暴露所述金屬件11和同軸電纜12的連接處，即暴露擬形成焊縫或焊點的位置。所述金屬件11和同軸電纜12被所述工件夾具固定好相對位置后通過送件機構移送到所述加工工位。在一種可能的實施方式中，所述送件機構包括導軌、固定所述工件夾具的運動平臺、驅動所述運動平臺沿導軌行走的驅動組件。所述運動平臺和驅動組件具體的實現方式是本領域技術人員容易想到的，在此不進行詳述。所述導軌必定經過所述加工工位，并且從與所述加熱裝置21的直線導軌2142相交錯，在另一種可能的實施方式中，所述導軌從所述直線導軌2142的上方交錯經過。

所述冷卻裝置23用于對加熱后的所述金屬件與同軸電纜以及釬料進行冷卻，其實質是加速所述焊接結構1的形成，該冷卻裝置23設置在所述加熱裝置21和送釬裝置22所對應的所述加工工位的下游加工工位。所述釬料在熔融之后進行快速冷卻的過程中有助于形成較致密的結構，也有利于阻斷所述電阻熱的擴散，保證所述焊接結構1的美觀。所述冷卻裝置通過冷卻提供冷卻介質實現，所述冷卻介質可以是循環(huán)水、循環(huán)空氣或其他比熱較高的介質。

所述電極清理裝置24用于對每一次加熱后的所述上電極211和下電極212的表面進行清理，特別是對這兩個電極用于與被加熱物直接接觸的前端。電極表面清理不良時，油污和氧化膜等使接觸電阻增大，導致焊接區(qū)域的總電阻增大，所產生的有效電阻熱相對減少，致使焊縫或焊點強度降低，或者在電極表面清理不良的情況下焊縫或焊點的局部接觸表面過熱和噴濺，導致焊接失敗。清理工序是能夠減少甚至消除上述不良影響的，能最大可能地保證每一次加熱的一致性。所述電極清理裝置24所對應的加工工位優(yōu)選在所述冷卻裝置23所對應的加工工位的下游。

本實用新型的金屬件與同軸電纜的焊接系統(tǒng)2，其所述加熱裝置21和送釬裝置22作用于同一個加工工位，并且使用所述移動定位裝置25進行移送工件，采用所述電器控制裝置26實現自動化控制，可以大大減少人工勞動，有效提高了生產效率，降低了勞動成本；能夠實現自動化加工，所有操作參數可控，產品質量更高更穩(wěn)定，產品的電性能一致性良好。

實施例二

焊接方法

參考圖5，本實用新型還提供了一種金屬件與同軸電纜的焊接方法，其包括以下步驟：

S1：準備所述金屬件與同軸電纜并移送到加工工位；

具體地，通過所述移動定位裝置25將所述金屬件與同軸電纜移送到所述加工工位。首先，通過人工操作，將所述金屬件11和同軸電纜12固定在所述工件夾具上，以維持預設的位置關系，便于后續(xù)焊接形成所述焊接結構1；然后，將所述夾持有金屬件11和同軸電纜12的工件夾具固定在所述送件機構上，通過人工推動或者電機驅動，將所述工件夾具移送到所述加工工位上。

本領域技術人員應當理解，在自動化生產成熟的情況下，上述需要人工執(zhí)行的工序可由機器替代。

S2：在所述加工工位對所述金屬件與同軸電纜的連接處添加釬料并且對所述金屬件或同軸電纜進行接觸加熱以實現焊接；

所述金屬件11與同軸電纜12的連接處即相當于所述焊縫14，下文的描述中將所述連接處等同于所述焊縫14。

如上所述，所述接觸加熱的所需的熱量在所述電極(包括上電極211和下電極212)與所述金屬件11或同軸電纜12的接觸面存在加壓接觸的情況下通過輸入電流以在所述接觸面及該接觸面的鄰近區(qū)域產生電阻熱而獲得。進一步地，考慮到所述同軸電纜12對高溫的耐受能力較差，所述上電極211和下電極212與所述金屬件11進行加壓接觸以實現接觸加熱，所產生的電阻熱從所述金屬件11傳遞到所述同軸電纜12。

為了保證焊接質量，在對所述金屬件11和同軸電纜12添加釬料之前，需要對所述金屬件11進行預熱，以便在后續(xù)的加熱過程使整體溫度可以快速達到預設值(步驟S21)。

下一步(步驟S22)，對所述金屬件11或同軸電纜12進行預熱后，在對所述金屬件11繼續(xù)加熱以達到焊接溫度的過程，在所述焊縫14添加釬料的工序同步進行，加熱的同時將即時添加的所述釬料進行熔融，所述釬料的添加量可以根據工件的焊接情況適時調整。

S3:將已完成焊接的所述金屬件從所述加工工位上轉移；

在所述進行加熱和送釬的加工工位完成當前工序之后，所述送件機構需要將所述金屬件11和同軸電纜12移送到下一個加工工位以執(zhí)行以下步驟：

S31:將通過接觸加熱完成焊接的所述金屬件11與同軸電纜12進行冷卻；

S32：將經過一次接觸加熱之后的上電極211和下電極212進行電極表面清理；優(yōu)選地，所述上電極211和下電極212冷卻至常溫后再進行表面清理；

S33:將冷卻后所形成所述焊接結構1從所有加工工位上轉移，并卸出工件夾具。

以上各個工序和步驟中，所述金屬件11與同軸電纜12的位置轉移通過數控的送件機構驅動。

本實用新型的金屬件與同軸電纜的焊接方法，僅對金屬件進行加熱，避免過熱影響同軸電纜的電氣性能；焊接過程沒有產生大量廢水廢氣，加工現場干凈整潔，降低了廢水廢氣處理和維護加工環(huán)境的成本。

實施例三

金屬件的焊接面的情況

參考圖1、圖6和圖7，所述焊接結構1基于所述金屬件11所提供的焊接面的情況大概分為三種實現方式：

如圖1所示的實現方式已在前述的實施例一經過詳細描述，不再重復。

如圖6和圖7所示，為了便于所述金屬件11和同軸電纜12之間的定位，位于所述金屬件11表面的焊接面會設置在可容納所述同軸電纜12的凹槽111中，所述凹槽111容置所述同軸電纜12后，所述凹槽111的底部與同軸電纜12之間存在縫隙。

當所述凹槽111的底部是曲面時，所述焊接面具有曲面，所述縫隙也具有曲面。加熱后熔融的所述釬料13自動填充到所述縫隙中，形成如圖6所示的焊接結構1。當所述凹槽111為方槽，其底部為平面時，所述焊接面由多個平面相接組成，并且所述多個平面之間形成具有夾角的容置空間(相當于所述縫隙)，加熱后熔融的所述釬料13自動填充到所述容置空間中，形成如圖7所示的焊接結構1。

經過試驗，采用所述焊接方法均適用上述三種焊接面的情況，表明所述焊接方法不受工件的外形限制，在存在各種焊接面形狀的情況下，都使工件的焊接符合移動通信的電氣要求。

綜上所述，本實用新型金屬件與同軸電纜的焊接系統(tǒng)和焊接方法能很好解決金屬件與同軸電纜釬焊的可靠性和導通率，并且能提高生產效率，降低生產成本。

上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但并不僅僅受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，均包含在本實用新型的保護范圍之內。