治具设计；◆治具设计之学习目标及要求；1.；2.；3.；4.了解治具的定义以及基本功能;了解治具的种类;；治具基础知识介绍；1.；2.；3.；4.；5.；6.；7.；8.；9.；10.；11.；1.治具定义治具的主要用途治具的优缺点治具与夹具；“治具”这个词是由英文“jig”的日文谐音字じぐ；2.治具的主要用途；治具或模具在工业时代之前就已被广泛使用,包括机
◆ 治具设计之学习目标及要求
4. 了解治具的定义以及基本功能; 了解治具的种类; 通过各方管道, 多接触治具相关知识; 利用大学所学机构类知识, 能进行简单的治具设计。
治具基础知识介绍
1. 治具定义 治具的主要用途 治具的优缺点 治具与夹具的不同点 治具的特点 治具设计准则 常用治具分类 测试治具制作 夹治具常用材料 治具设计的一般要求 治具图片展示
“治具”这个词是由英文“jig”的日文谐音字じぐ的汉字直接翻过来, 主要是作为协助控制位置或动作（或两者）的一种工具, 是生产线上的一种辅助生产设备。举个例子来说明: 要在一弧形电器产品上要上两颗螺丝, 作业人员左手拿住产品, 右手拿电批, 这样操作短时间还可以, 时间一长会造成员工过度疲劳, 效率及质量都会下降, 这时制程工程师就要考虑制作一个治具来辅助作业, 降低作业人员疲劳度,提高动作准确度, 提高生产效率和产品质量。(“治具”在公司内有时也称为“治工具”)。
2. 治具的主要用途
治具或模具在工业时代之前就已被广泛使用, 包括机械治具p木工治具p焊接治具p珠宝治具p以及其它领域的各种治具。而当今电子行业, 生产在线对治具的某些类型的治具也称为“模具”或“辅具”, 其主要目的是为重复性和准确的重复某部
分的重制。一个明显的例子是当复制钥匙时, 原始的钥匙通常被固定于治具上, 如此机器就能借由原始钥匙外观的导引复制出新的钥匙。
治具之所以产生大多是因为商业的需要, 因为有许多类型的治具是定制化的, 是为了提高生产力p重复特定动作p或使工作更加精确, 不同的工作内容p不同的地点p时间等, 需要不同类型的治具。
在电子业的公司的内, 治具使用种类繁多, 数量巨大。在生产在线, 治具发挥着巨大的作用, 一个小小的治具就能使一条产线的线速度提高很多。产在线各个站别, 一般都要有辅助的治具来帮助作业人员作业, 提高速度与效率, 降低成本与不良率,为提升公司效益, 发挥着巨大的作用。
3. 使用治具的优缺点
使用治具的好处是如果是相同的制品, 就算产线作业人员没有非常娴熟的技术, 也可以迅速地借由治具生产大量瑕疵少p变异性低的良品。但是, 对于多样少量的生产模式, 使许多个治具的结果, 反而会造成生产成本提高的缺点。
4. 治具与夹具的不同
“治具”与“夹具”(fixture) 这两个词, 由于用途接近, 以致常容易被人搞混, 这两个之间的区别并不是很明显。虽然在公司内很多场合, 两个词都被通用, 但在使用功能上, 两者还是有一定的区别。
治具着重在工作和导引工具; 夹具则着重于握持工具在一个固定的位置。有一些同时具有这两种功能（控制和导引工具）的装置也被称为治具, 但只握持但不具引导工具的装置则被称为“夹具”而非“治具” 。
5. 治具的特点
治具特点是: 结构简单, 应用广泛, 种类繁多, 可以是一块铁片, 也可以是一台设备。比如, 磨床用挡块, 可以叫它治具; 比如, Hi-pot测试机, 可以叫它治具。电子行业的夹治具, 大致有压入p折弯p切断p铆合p熔接p测试p固定等分类, 当然,也可以分为普通和特殊两类, 看个人喜好或等专业书记去整理规定了。基本上, 除了电测和熔接, 一般工厂都有自己的设计部门或干脆自己制作。可以断言, 有电子厂的地方, 就会有夹治具; 没有电子厂的地方, 夹治具也比比皆是。
6. 治具设计需要遵循的一些设计准则
由于治具的特点, 治具设计也是非常灵活多样, 并没有严格的设计标准, 一般都是以实际的使用状况和所产生的效益来评判治具设计是否成功。在设计前, 熟悉以下准则, 能帮助设计者在最短时间内设计出好的治具。
1. 要了解整个生产p加工和制造的方法与过程; 不要仅依靠自己的知识来判断, 必须保持有别的看法之柔软性;
2. 要注意基准面p基准点的设定, 要统一前后工程, 不可相互矛盾;
3. 要考虑到定位支承必须配合加工对象且要保持充分的刚性;
4. 要尽量简单而单纯; 要站在使用者的立场设计; 要考虑到作业者浪费动作, 要提高手动机构的操作性;
5. 要考虑到安全第－, 要设计成即使操作错误也是安全的;
6. 要考虑充分的调配性（标准品）, 多使用标准品（市售品p标准规格品等）, 尽量避免使用特殊品;
7. 要从使用频率与磨耗的关系来考虑耐久性（零件的淬火等）;
8. 要考虑到价格p精度p装容易与耐用。
7. 常用治具分类
治具在业界尚无严格的分类标准, 按其用途, 大致可以分为如下几类:
（1） 自动化设备类
（2） 工装治具
压入治具等。
（3） 测试治具
pcmcia cable测试治具
FL cable测试治具
Conn测试治具
PCB测试治具
ICT测试治具
CCD测试治具
IC测试治具
电子组件测试治具
等其它测试治具。
（4） SMT治具
波峰焊治具等。
8. 测试治具制作的制作策略
电子业所用治具种类繁多, 其中, 测试类治具占据了非常重要的位置, 所以, 特别用一个章节来讲述测试治具的做作方法与策略。
随着印刷线路板技术向多层p细线p小孔p高密度方向发展（其实已经来临并快速普及）, 线路板制造过程给测试领域也带来了新的挑战, 下面我就几个方面谈谈本行业制造中测试的有关技术与策略。
一. 测试成本控制
就目前来讲, 本行业的成品测试方法主要有: 制作夹具测试（分复合式和专用型）p飞针测试p自动光学测试几种. 测试成本主要是测试设备选择与制作材料的成本。
? 设备选择与成本控制的关系. 不同厂家有不同的订单结构, 订单结构在很大
程度上制约着设备选择。飞针测试最大的优点是市场反应速度快, 成本特低, 但检测速度慢, 一般检测一个出货单元需三至十几分钟, 适合测试样板和
小批量订单。若是客户要求打样品, 则可选择飞针测试, 直到客户做批量订
单时再改做夹具测试, 这样免去了客户更改过程或撤销订单中夹具制作成
? 2.从设计测试方法和工艺策略中节约成本。当设计一个测试方法和工艺策略
时, 必须考虑到无数的变量, 这时就要根据不同的情况选择不同的测试方法与制作方法。
一款高密度的pcb测试夹具与普通的pcb测试夹具制作费用悬殊是很大的（取决于探针大小与点数）, 普通的需几百元上千元, 而常见高密度的则需几千元上万元甚至几万元, 这时可考虑使用导电胶条代替昂贵的小探针。据我所知, 一套直径0.45（四个零）的探针成本好像是十八元左右, 一个BGA位通常有一百至三百个测试点。而使用导电胶一个BGA位只需一个气缸费用（一两百元）就可以了。但导电胶测试有个弊端, 就是遇到独立的两个IC位短路是无法测试出来的, 金板一般不会出现IC位短路, 而锡板热风整平控制不好会有IC位短路。
制作夹具有时可考虑一个出货单元多次测试和多个单元一次测试, 我经常遇到。如: 一个SET里有九个unit, 夹具材料费用是一万二千元左右, 此批订单属小批量多型号客户, 这时可选择做三个单元分三次测试。成本一下节约三分之二, 也可保证交货时间。又例如: 一批很大的订单交货期又短, 出货单元太小不利于测试速度, 这时可考虑在印阻焊前整板分排测试。还有遇到印有白色或黑色油墨在最终检测看不到修板的, 则需测试两次以保证返修。这些都是测试成本控制的策略。如上述算来, 理性的测试工艺技术在成本控制中所节约的成本是很惊人的!
二. 测试优化
其实在上面我已从成本方面出发提到了优化, 其主要是成本优化与工艺设计方面优化, 在这里我主要谈一下测试工具制作的优化。
? 测试资料的制作。飞针测试数据比较简单, 通常网络分析正确与否就是关键,
其次测试点数与网络数多少决定检测时间, 一般优化同一个网络的测试点
数, 对测试速度影响不大。而制作夹具的数据在制作要求上非常高, 通常使用cam软件制作数据容易漏选点与多选点, 遇到层数多的制作速度也会慢
很多（我以前使用V2001软件选点, 遇到6层板以上真的很头痛, 为了不漏点就会多选点）, 目前很多大厂家都购买专用制作测试软件, 制作测试速度会快很多, 不用手工分点, 而且检修也会快很多。
? 测试治具的制作。测试治具制作也是个繁琐的过程, 从排料p钻孔后检查p
绕线p放针到装机调试都需要细心和耐心, 才能制作出高水平的治具出来。中检查钻孔精度至关重要, 遇到密集的小钻孔, 钻偏一个孔可能导致整个治具拆卸重做, 把好这一关是优化治具制作的关健。其次, 可考虑将多个钻孔数据整合, 尤其是钻导电胶时的数据整合, 从而降低钻孔操作人员钻孔的复杂与繁琐性, 减少错误。
综述, 测试的优化其实改善软件就能解决很多, 另外提高技术人员的工程技术与技巧也会起到优化作用。
三. 测试治具制作常见问题与对策
测试夹具制作过程中会出现一些常的问题, 这时, 就需要做出分析和解决方法。
1. 孔钻偏导致测试探针接触不到正确位置出现假开短路
对策: 通常这种情况会出现在小孔径上, 在制作模具之前目检钻孔精度, 看有无
偏孔现象, 发现有钻孔偏位的重新钻, 用精度高的钻机钻孔。有条件的话可同红胶片一起钻出对照菲林检查有无偏孔。
2. 调试模具时发现漏选点
对策: 用一块板或菲林拍在模具上, 手工加钻漏选孔, 加绕线到网络里重新读板调试。若漏选在密集孔处则这种方法难度很高。
3. 孔测点钻孔钻大导致探针接触不到焊环出现假开路
对策: 若只有少数的几个, 可用实物塞住原来的钻孔, 再手工钻出合适的孔径。
此方法同样适用于客户数据出现变更而少数测点变更, 可免去重新制作。
4. 测试点数太多测试机无法测试
对策: 分网络做两个夹具测两次。
5. 有导电胶条的模具出现假短路或很难PASS
对策: 检查导电胶是否使用时间过久出现扁p歪（一般都是此种原因）, 更换导
9. 治具制作常用材料
1. 铝合金p铝钛合金: 通用于金属或塑料制品;
2. 45C中碳钢: 适用于PVC盒p泡壳等齿形成形治具及其它较硬之金属或非金属,
如塑钢pPBT等;
3. SS41铁材: 适用一般性金属制品或较硬之非金属;
4. 电木: 适用绝缘, 温度高之不规则形状之塑料制品或五金制品;
5. PA（尼龙）: 适用着重外观, 出力小, 熔接时间短之塑料制品;
6. PP: 适用与食品p医疗等相关行业;
7. POM（塞钢）: 适用与转轴或强度有要求的治具上;
8. PE（亚克立）一般用来做防护罩或一些小型的夹治具;
9. 常用的合金材质有钢合金p铝合金p钛合金, 选用材料为:
镁铝钛合金（61-T651）:
7075: 一般使用于振动系统及HORN制造, 硬度高p热传导性强p韧性佳。
2024: 一般使用于HORN制造, 韧性佳p热传导性强p硬度适中, 用于一般熔接塑料制品。
6061: 一般使用于底模制造或较低出力之HORN, 韧性佳p硬度比2024次之。 SCM8: 一般用于埋植螺丝p金属镶入, 韧性极佳p硬度高p热传导较2024次之。 钛合金: 一般用于连续发振时机, 韧性极高, 热传导佳, 硬度高, 而成本昂贵。
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