從應變式稱重傳感器研發、強化企業競爭力和參與國際市場競爭等角度，認識制造工藝的地位和作用，得出應變式稱重傳感器是以制造工藝為基礎，并倚賴于制造工藝而發展起來的，當今應變式稱重傳感器的競爭主要是制造工藝的競爭。制造工藝不僅是應變式稱重傳感器研制生產過程中一般稱之的共性基礎技術，而且已成為起關鍵作用的專業技術。本文從制造工藝在應變式稱重傳感器研制生產中的地位和作用；應變式稱重傳感器主要制造工藝及其機理；應變式稱重傳感器

制造工藝發展趨勢等方面闡述這一理念。

一、概述

在人類文明社會起始之時，就認識到制造技術、制造工藝的地位和作用。勞動創造世界，制造技術、制造工藝從來就是生產力的活躍內涵，是工程技術物化過程中最積極的因素，是科研成果轉化為商品的橋梁。應變式稱重傳感器（以下簡稱為稱重傳感器）技術與產品也不例外，從 20  世紀40年代問世至今完全是以制造技術、制造工藝為基礎，并倚賴于制造技術、制造工藝而發展起來的。

20世紀  90年代以來，世界上工業發達國家處于國際市場引導者地位的稱重傳感器制造企業，通過分析、研究幾乎均不約而同的將科研發展重心轉移到制造技術、制造工藝研究與應用領域，有許多新認識、新體會，創造和應用了一些有成效的新工藝及其新型工藝裝備，均取得了較好的應用效果。這些稱重傳感器制造企業的體會是：稱重傳感器制造技術、制造工藝絕對不是一些人觀念中的“作坊手藝”，而是一個集機械、電子、信息、材料和管理為一體的綜合技術。再加上高新技術、現代管理技術的納入和推動，制造工藝的概念及內涵不斷的擴展，由狹義到廣義、由局部到整體、由單項到系統，使傳統的稱重傳感器制造工藝與現代工藝技術相結合，技術與管理相結合形成新型

的現代制造工藝系統。上述認識，越來越被國內稱重傳感器制造企業所接受，制造工藝的發展與應用越來越為技術人員所重視和關注。近年來一些企業針對重傳感器大批量生產線，開展了制造工藝及其工藝裝備的改進、創新，研發出高效智能溫度補償系統；液壓全自動疊加式力標準機自動快速檢測系統；每塊砝碼可單獨加載、幾塊砝碼或全部砝碼組合起來一同快速加載的 50t靜重式力標準機；橋式稱重傳感器無縫鏈接自動檢測生產線等新型工藝裝備和制造工藝均取得了較好的應用效果。

二、制造工藝在稱重傳感器研制生產中的地位和作用

眾所周知，稱重傳感器在研制、生產過程中有四大關鍵問題，即結構、材料、工藝、檢測。其中制造技術、制造工藝對稱重傳感器的準確度、穩定性和可靠性影響極大，可以說制造工藝水平直接影響稱重傳感器技術水平、質量水平。不斷改進和提高制造技術、科學合理的選擇和集成行之有效的制造工藝，稱重傳感器技術水平和產品質量才能不斷提高。反之，稱重傳感器技術與應用水平的提高，又促進制造技術和制造工藝的創新發展。因此，制造技術、制造工藝與稱重傳感器技術是相輔相成的促進與帶動關系，制造工藝是稱重傳感器制造企業強化競爭能力、提高經濟效益的重要手段。哪個企業重視制造技術、制造工藝的研究與應用，哪個企業就受益多、進步快。稱重傳感器制造企業要在當今激烈而近乎殘酷的市場競爭中能生存、發展并取得經濟效益，必須依靠產品品種多樣、質量精良、成本低廉和交貨及時，才能占領市場。這些綜合優勢的取得，主要的手段是靠產品開發，科學合理的選用制造技術、制造工藝并不斷的加以改進和創新。德國衡器工業以制造高、精、尖技術產品而享譽世界衡器市場，在稱重科技領域具有很高的專業技術水平。特別是在稱重傳感器研究、制造、應用上，有一批諸如 HBM電子測量技術有限公司、巴魯夫傳感器有限公司等稱重傳感器方面的制造專家，能制造出穩定性、可靠性具佳的高準確度產品，就是以先進的制造技術和制造工藝為基礎。德國工程物理研究院高級顧問曼弗雷德．科赫西科博士認為，這要歸功于德國衡器制造業日益增強的技術與工藝革新能力和永不滿足的創新精神。

稱重傳感器是知識密集型、技術密集型和技巧密集型的高技術產品，具有多樣性、邊緣性、綜合性和技藝性等特點，需要多學科、多技術和多種制造工藝的配合與集成。所謂高技術產品，“高”就高在技術的含量和制造工藝的難度上，特別是在中、大批量生產時，是對制造工藝及其工藝流程的科學性、合理性、穩定性和可重復性的嚴格考驗。正如國際制造專業專家的評價： “如果產品開發要花十倍努力的話，那么批量生產技術的開發就要花百倍的努力。 ”美國、歐洲一些工業發達國家的稱重傳感器制造企業，正是他們在開發批量生產技術中用了百倍的努力，才在國際稱重傳感器技術和市場競爭中處于引導者地位，并保持至今。

稱重傳感器制造技術、制造工藝在研制生產中的重要作用往往不被人們所認識，未能給予足夠的重視。有些企業稱重傳感器產品設計遷就工藝，工藝設計遷就設備，這是長期以來稱重傳感器技術與制造工藝滯后的根本原因，是不重視技術改造的后果。其原因是制造技術、制造工藝本身的研究工作比較艱辛，需要一定的試驗設備，并要反復的進行制造工藝方面的實踐，需要積累多年的實踐經驗，辛勤專研若干年后才能攻克某些技術與工藝難關。因此，難以在較短時期內出成果、出人才、出效益。但是，稱重傳感器的質量和成本都與制造技術、制造工藝密切相關，企業必須重視它。

稱重傳感器產品開發實踐證明，結構設計技術和制造工藝技術是保證批量生產的每一個產品，都符合國家標準的主要環節。現代化的先進設計技術是實現高質量稱重傳感器的主導性因素，而科學合理、可重復的制造工藝技術是實現高質量稱重傳感器的基礎性保障，此兩大基礎不可分割，必須并重。就稱重傳感器產品而言，輕視制造工藝技術就是放松產品質量，只有重視并抓好工藝技術，才能將大量隱患消滅在萌芽狀態。抓產品質量無可厚非，不抓生產工藝永無寧日。20世紀  80年代末期，美國為克服一些企業經營戰略思想適應市場變化慢，設計的產品可制造性差、開發周期較長、忽視不斷改進產品性能和提高制造工藝水平等問題，提出設計和工藝要平行作業，聯合工作，開展：“同時工程“（Concurrent    Engineering），確定了同時、制約、協調、一致四原則。即在相同的時間框架內設計與工藝進行平行作業，不同程度的縮短了產品開發周期。當然在目前   CAD/CAM/CAE

技術和三維數字設計與制造技術迅速發展和廣泛應用的條件下，“同時工程”又有了新的內涵，它可以通過網絡把  CAD/CAM/CAE和數據庫連接起來，共享信息和資源，在計算機屏幕上進行結合，在相同的時間框架內進行平行作業，緊密協調選取在成本、質量、交貨周期等要求上的最佳結合。這樣將工藝的制約條件要作為稱重傳感器產品設計的制約條件考慮，工作效率更高。在當前稱重傳感器技術與產品競爭日趨激烈，市場日趨國際化的情況下，制造技術、制造工藝正起著更為重要的作用。

三、稱重傳感器主要制造工藝及其機理分析

1．電阻應變計粘貼工藝機理

將電阻應變計粘貼在彈性元件應變區的表面屬于物理結合，利用的是金屬材料表面的附著力和分子之間的引力，它不象化學結合那樣由分子鍵聚合而十分牢固。因此，為使電阻應變計致密的、牢靠的粘貼在彈性元件上，必須創造非常好的粘貼條件，這就是對粘貼表面進行打磨或噴砂處理。

其作用是：

（1）除去彈性元件貼片表面的氧化層，凈化表面，活化表面分子，為增加表面的附著力創造條件。

（2）增大有效粘貼面積，提高粘結強度，特別是抗剪強度。

（3）使應變膠粘劑更好的浸潤與滲透到彈性元件表層，保證粘貼質量。

粘貼電阻應變計是稱重傳感器制造工藝流程中的關鍵工序，應嚴格按工藝技術要求操作。為保護粘貼好的電阻應變計使其保持位置準確，應與高溫橡膠板隔離。即在電阻應變計和高溫橡膠板之間隔墊一層聚四氟乙烯薄膜，厚度約為 0.07mm，美國貼片工藝為 0.003英寸（0.0762mm），日本貼片工藝為 0.025mm～0.075mm。由于聚四氟乙烯薄膜的摩擦系數低，所以作為一個滑動膜位于電阻應變計和高溫橡膠板之間，允許高溫橡膠板和其上的壓塊或壓板有自行活動的余地，而又不影響電阻應變計粘貼位置的準確性。實際上是在已粘貼電阻應變計和高溫橡膠板兩者之間，提供一個非吸附性界面，為正確安裝加壓夾具，保證電阻應變計位置準確創造條件。

2．應變膠粘劑固化、后固化工藝機理

固化就是在規定的溫度下、一定的時間內應變膠粘劑本身交聯，以及它和彈性元件之間產生附著作用而牢固結合的過程。固化是否充分、完全，直接影響應變膠粘劑的物理和機械性能，主要是關系到影響應變傳遞性能的粘結強度，特別是剪切強度達不到技術要求，造成彈性元件的應變不能同步準確的傳遞給電阻應變計的敏感柵。固化工藝的關鍵問題是固化溫度、保溫時間、升溫速率，因此必須嚴格按應變膠粘劑的固化工藝要求進行，要特別保證溫度的準確性和均勻性。嚴格說來，應變膠粘劑固化后并不完全是均勻體，其交聯密度甚至化學成份都隨部位不同而異，所以升溫速率和保溫時間對應變膠粘劑的微觀結構有較大影響。升溫速率以每分鐘 5℃左右為宜，并給予足夠的保溫時間，使應變膠粘劑的一些成份依次揮發而固化。膠粘劑固化不充分、不完全時，由于其分子鍵聚合不牢固，在承受變形時會產生小分子，增加蠕滑效應，從而增大了蠕變值，并使稱重傳感器的零點不穩定，因此應盡量作到固化充分，并在固化后進行后固化處理。

后固化是保證應變膠粘劑達到最佳綜合性能和進入穩定狀態的工序，其目的是使應變膠粘劑固化更完全，并消除一次固化時因加壓、加溫膠粘劑中水分子逸出、膠層收縮等原因產生的殘余應力。

也可以說是在短時間內，通過加溫模擬長時間應變膠粘劑膠層的自然固化。后固化的最高溫度應比固化溫度高 20℃～30℃，保溫 2～3小時，隨加溫設備降溫，后固化的作用：

（1）擴大了電阻應變計與彈性元件粘結層的溫度極限。

（2）增加了粘結層的彈性模量。

（3）釋放殘余應力，使粘結層的應力均勻進入穩定的工作狀態。

3．組焊惠斯通電橋工藝機理

由四個電阻R、R、R、R連成四邊形組成的電路稱為惠斯通電橋電路，如圖1所示，其作用是將電阻變化轉換成電壓輸出。

四個電阻稱為電橋的四個臂，四邊形的 BD對角線連有測量儀表稱為電橋的輸出端，四邊形的AC對角線連接電源稱為電橋的供橋端。在供橋端AC施加供橋電壓U后，便在輸出端BD有一個初始電壓U，若橋臂的電阻發生變化，則輸出電壓也相應變化為U＋△U。

給供橋端接通電源時，電橋電路中各支路均有電流通過，當 BD兩奌之間的電位不相等時，橋路中便產生不平衡輸出，而當 BD兩點之間的電位相等時，橋路中  BD之間的電流為零，這時稱電橋處于平衡狀態，有：

即：

上式說明，電橋平衡時電橋相對臂電阻的乘積相等，這就是電橋的平衡條件。

工作時，只有一個橋臂電阻發生變化的稱為單臂式電橋；兩個相鄰橋臂電阻發生變化的稱為半橋式電橋；四個橋臂電阻均發生變化的稱為全橋式電橋。

惠斯通電橋用于應變式稱重傳感器時有如下特點：

（1）起始狀態（橋臂電阻未發生變化）時，輸出電壓 U可以為零。工作時，以輸出電壓從零開始的變化量△U反映電阻的變化量，可以達到較高的分辨率，對放大、顯示、記錄十分有利；

（2）溫度變化等影響通過全橋連接可以相互抵消；

（3）如果電阻應變計粘貼位置、方向和組橋合理，可以消除或減少偏心載荷、側向載荷的影響；

（4）容易進行各項電路補償與調整。

稱重傳感器的電橋輸出端多與直流放大器連接，直流放大器的輸入端電阻  R比電橋電阻大得多。因此可以將電橋輸出端看成是開路，即R＝∝，通常將這種電橋稱為“電壓輸出橋”，其電橋電路如圖 1所示。

利用歐姆定律和克希霍夫定律，可推導出電橋輸出電壓公式：

以上兩式說明，電阻變化率或應變與輸出電壓之間近似為線性關系。

4．靈敏度溫度補償工藝機理

早在 20世紀  40年代初期，也就是應變式負荷傳感器問世之時，人們就注意到溫度對合金鋼制成的機械式標準測力環指示值的影響。美國和前蘇聯學者經過反復試驗分析，指出溫度誤差主要是測力環金屬材料的彈性模量隨溫度的升高而降低所致，并測量出影響量的大小，給出較為準確的修正系數 0.027％/℃。美國學者威爾遜 1946年發表的論文“標準測力環的溫度系數”就是這些成果的典型代表。人們很自然的想到同為合金鋼制成的應變式測力與稱重傳感器也必然產生此種溫度誤差，而且其影響因素比標準測力環更多、更復雜。除稱重傳感器彈性元件金屬材料的彈性模量具有負溫度系數的影響外，還有電阻應變計靈敏系數的溫度系數影響。主要是彈性模量溫度系數影響，其影響量即稱重傳感器的靈敏度溫度誤差可達（0.03～0.05）％/℃。稱重傳感器在使用過程中，溫度每變化 10℃靈敏度就變化 0.3％～0.5％，這是非常可觀的誤差，因此必須進行靈敏度溫度補償。

不論是利用正應力還是利用切應力的稱重傳感器，其靈敏度溫度誤差是一個系統誤差，起主要影響的因素是彈性模量E的溫度系數β，因β為負值，所以環境溫度升高，彈性元件材料的彈性模量E降低，稱重傳感器的靈敏度增大。如果彈性元件材料、電阻應變計敏感柵和基底材料以及制造工藝都一樣，圓環式結構比圓柱式和剪切梁式結構的靈敏度溫度誤差要小一些，大約小 6％左右。

這說明稱重傳感器靈敏度溫度誤差的影響因素，主要是彈性元件材料的彈性模量E，其次是電阻應變計靈敏系數和制造工藝，在相當小的程度上與稱重傳感器彈性元件的結構有關。

國內外稱重傳感器制造企業大量的試驗測量數據證明，對同一種彈性元件結構而言，只要彈性元件的金屬材料、電阻應變計和制造工藝不變，靈敏度溫度誤差的分散度比較小，一般小于 10％，這主要是制造和補償工藝引起的。

既然稱重傳感器的靈敏度溫度誤差是由于環境溫度升高，彈性元件材料的彈性模量降低，靈敏度增大所致，如果在稱重傳感器靈敏度增大的同時，使電橋電路的實際供橋電壓也與之成比例的減小，保持供橋電壓與實際供橋電壓的比值不變，則靈敏度也就保持不變，這就是靈敏度溫度補償原理。根據這一原理，在電橋的供橋回路中，串聯一個隨環境溫度變化而變化的靈敏度溫度補償電阻R，當環境溫度升高時，R隨之增大，盡管供橋電壓U保持不變，但由于電阻分壓作用，使電橋的實際供橋電壓U減小，從而導致靈敏度減小，這就對因溫度升高彈性模量降低，靈敏度增大起到補償作用。靈敏度溫度補償電路如圖 2所示。

5．防護與密封工藝機理

防護與密封是稱重傳感器制造工藝流程中的要害工序，是稱重傳感器耐受客觀環境和感應環境影響而能穩定可靠工作的根本保障。粘貼在稱重傳感器彈性元件上的電阻應變計，以及所用的應變膠粘劑，都會受到空氣中水份和氧氣的影響，因為水能滲入幾乎所有的聚合物，而產生增塑。如果防護與密封不良，電阻應變計和應變膠粘劑吸收空氣中的水份，就會使膠粘劑層膨脹增塑，造成絕緣電阻、粘結強度和剛性急劇下降，引起零點漂移和輸出無規律變化，直至稱重傳感器失效。在某些試驗場合，稱重傳感器還會受到水的直接噴射和浸泡，潮氣的滲入都會使應變膠粘劑的粘結強度和絕緣電阻下降，因為潮氣并不完全是H  0，通常是許多復雜的水溶液，它能滲入各種聚合物，使

其增塑而改變性能。鹽霧是一種氣溶膠狀體，主要成份是氯化鈣、氯化鎂和其它雜質，對彈性元件、電阻應變計和應變膠粘劑有較強的腐蝕作用。此時稱重傳感器的制造工藝再精湛、技術性能指標再優良也無法發揮作用，所以穩定性和可靠性是稱重傳感器的前提性技術指標。確保此項指標必須進行有效的防護與密封，提高稱重傳感器防潮、防水、防鹽霧性能和抗振動、沖擊的能力。這是稱重傳感器防護與密封的重點，如果防護與密封不良，將使此前各項工藝成果前功盡棄，可見防護與密封的重要性。

目前，稱重傳感器多采用表面密封、盲孔灌封和焊接密封三種方法。

6．鋁合金彈性元件轉變時效狀態處理工藝機理

在研制小量程稱重傳感器時，靈敏度與剛度應同時考慮，即在規定的靈敏度條件下，稱重傳感器盡可能的具有較大的剛度。為了滿足這一要求，就必須選用彈性模量 E與比密度  ρ的乘積  Eρ最小的材料。變形鋁合金的 Eρ值只有中碳合金鋼的九分之一，且屈強比高、比強度大、塑性好、耐腐蝕性強，并具有較好的低溫性能和優良的冷熱加工性能，是理想的制造小量程稱重傳感器材料。

國內外應用較多的是鋁－銅－鎂系的硬鋁合金，我國牌號  2A12（原牌號 LY12），美國、日本牌號2024。淬火工藝規范按 QJ／Z127—84規定，淬火溫度為  490～503℃，淬火保溫時間按下式計算：

T=20＋（1.5～2）t

式中

T——淬火保溫時間（min）；

t——板材厚度（mm）。

考慮到 2A12鋁合金淬火過燒溫度為  507℃，淬火溫度選擇偏下限 495℃，保溫時間選擇偏上限T=20＋2t為好，淬火水溫控制在  20～30℃。淬火后自然時效 96小時為熱處理自然時效狀態，代號T4（原代號 CZ）。自然時效狀態的 2A12—T4鋁合金不適合制造高準確度稱重傳感器，無法保證彈性元件尺寸穩定性，直接影響稱重傳感器的零點和靈敏度。分析其原因主要是：

（1）2A12鋁合金淬火后存在較大的內應力，經自然時效不能得到有效的消除。此淬火內應力是由于各部位冷卻速度不同而產生的熱應力，其表層為壓應力，心部為拉應力。當進行切削加工時，內應力的平衡狀態受到破壞而導致變形或歪曲，加工成彈性元件后，還會因為應力松馳繼續發生變形。

（2）2A12—T4鋁合金，相和組織狀態也不穩定。雖然經過  96小時自然時效，第二項（名義成分為CuAl）從過飽和固溶體中沉淀析出，但仍有不少銅原子未完成從過飽和α固溶體中脫溶的過程，在使用中還會繼續進行沉淀項的脫溶過程，引起彈性元件尺寸變化。

（3）在機械加工過程中，由于切削力的作用，使彈性元件本身產生一定的內應力，并在其表層形成很不穩定的加工硬化層。有一部分能量會積存在彈性元件的表層中，其材料的組織因被變形而處于不穩定狀態，殘余內應力也較大。隨著使用時間的延長，被變形的組織會發生變化，內應力不斷松弛，也將導致彈性元件尺寸變化。

基于上述原因，高準確度稱重傳感器必須采用熱處理人工時效狀態 T6（原狀態代號 CS）2A12鋁合金。熱處理人工時效工藝為：時效加熱溫度 185～195℃，保溫時間 6～12小時，空冷。

如果采購了熱處理自然時效狀態的 2A12—T4鋁合金，為確保稱重傳感器的零點和靈敏度穩定性，對粗加工后處于自然時效狀態的彈性元件，必須進行一次轉變熱處理狀態的人工時效處理，即變 2A12鋁合金的自然時效狀態（T4）為人工時效狀態（T6）。為了不降低  2A12鋁合金的強度，保證彈性元件具有一定的剛度，可選用在 180℃溫度下，保溫 24小時的人工時效轉變狀態處理工藝。

此工藝的效果非常明顯，不僅使 2A12鋁合金彈性元件由自然時效狀態轉變為人工時效狀態，穩定了組織，而且還達到了消除粗加工產生的殘余應力的目的。

四、稱重傳感器制造技術與制造工藝發展趨勢

在電子衡器市場日益國際化和制造技術、制造工藝日益商品化的今天，稱重傳感器制造技術、制造工藝的發展，必然以電子衡器市場競爭的需要為導向，受新技術、新材料、新工藝的強力牽引。

發展制造技術、制造工藝本身不是目的，而是用以保證稱重傳感器在品種、規格、數量、質量、價格等方面均能滿足國內外電子衡器市場需求的一種手段，是用以達到企業能盡快融入國際市場參與國際競爭的需要。

制造技術總是不斷發展，沒有永恒的先進制造技術。隨著科學技術的進步，工業自動化水平的提高，不斷賦予制造技術新的內涵，制造技術的進步應促使整體效率和效益的提高。較長時間以來，稱重傳感器彈性元件及其附件制造技術的進步，只局限在單臺機床、單道工序、單個工具的生產效率提高，不適應批量生產。為實現規模生產，必須從稱重傳感器及其附件生產的全局上分析研究，改進制造技術，提高整體效率。目前，我國絕大多數企業彈性元件及其附件的加工，是采用普通機床加專用夾具或者采用專用機床，盡管生產效率有較大提高，但仍然滿足不了大批量生產的需求。

只有較少數企業彈性元件及其附件的冷熱加工自動化程度較高，但也只是處于單機自動化、剛性自動化階段。處于國際市場引導者地位的稱重傳感器制造企業，已經將電子計算機技術、信息技術、自動化技術與傳統的制造技術相結合，普遍采用數控機床、加工中心、柔性制造單元，實現了柔性自動化生產，達到兼容多品種生產，穩定質量，提高效率，降低成本的綜合目的。我國傳統稱重傳感器產業的改造也必須倚賴先進制造技術和先進制造裝備，這是實現技術升級，跟上國際稱重傳感器技術發展步伐的有力舉措。

隨著稱重傳感器技術的發展，應用范圍的不斷擴大，制造工藝及生產工藝流程不再被認為是毫無技術含量的作坊手藝式的手工勞動，而是一個集機械、電子、材料、熱處理、信息和管理為一體的綜合技術。眾所周知，電子稱重技術和電子衡器產品的需要是稱重傳感器永恒的技術課題，因此制造工藝受稱重傳感器結構更新、邊界變化、性能提高、應用領域擴大等新要求而同步改進和發展。

其中，基礎工藝和核心工藝的改進、提高及其發展趨勢最具代表性。

為適應物聯網和無線傳感器網絡發展的需要，一部分測力與稱重傳感器正由傳統型向全新型的小型化、多功能、低功耗、低成本方向發展，其技術難度之一是要求基礎工藝提供微型化、高阻值電阻應變計。為研制大阻值，低功耗電阻應變計，美國  V-MM公司研究軋制出    0.00006～0.00008英寸（1.5～2μm）厚的應變電阻合金箔材，并應用此箔材研制出微型高阻單軸和全橋電阻應變計。

微型高阻單軸電阻應變計的特點是：采用帶有溫度自補償性能的卡瑪合金制造敏感柵，基底材料與普通尺寸應變計相同；敏感柵的總體尺寸很小，可以做到  1×1mm和   0.5×0.5mm，而且仍能手工焊接；應變計電阻值可達  5k?，誤差  0.2%。微型高阻全橋電阻應變計的特點是：采用帶溫度自補償性能的卡瑪合金制造敏感柵，基底材料與標準尺寸應變計相同；也有用于剪應力測量的敏感柵為45°方向的全橋電阻應變計；基底尺寸是 3.8mm×4.0mm，電阻值為 5000?±0.2%。

稱重傳感器核心制造工藝中最重要的環節，是將電阻應變計牢固的粘貼在彈性元件上，盡管創造各種條件使其固化非常完全，但在工作時也會出現性能波動。美國 MS公司創造了在高溫下，將半導體電阻應變計與無機玻璃熔于小型彈性元件上，制成低成本新型稱重傳感器。這種無機玻璃粘貼電阻應變計的新技術與新工藝，消除了傳統的用環氧樹脂和酚醛環氧樹脂粘貼電阻應變計所帶來的不穩定性，極大的提高了稱重傳感器的長期穩定性和工作可靠性，經過一千萬周期以上的測試，其壽命基本是無限的。

稱重傳感器的原理和制造工藝決定了，在其生產工藝流程中必然產生一些缺陷，因為許多工序為人工操作、手動控制，人為的因素對產品質量影響較大。為了使生產的每一個產品都符合國家標準的要求，保證大批量生產稱重傳感器的質量，最大限度的排除人為的因素對產品質量影響。稱重傳感器制造工藝的發展趨勢是：在生產工藝流程中盡量增加以計算機控制為主的半自動化或自動化工序。并將網絡信息化技術應用于稱重傳感器的生產工藝流程中，實現工藝流程的網絡化。即通過通訊線路和設備把各生產工序具有獨立操作和控制功能的計算機系統相互連接起來，在網絡軟件管理下，實現信息的收集、存儲和處理。進入 21世紀以來，威世精密集團北京特迪亞公司、中航電

測儀器股份有限公司、寧波柯力傳感技術股份有限公司等，都將網絡信息化技術應用于稱重傳感器生產工藝流程中，基本實現了工藝流程的網絡化。

在以計算機控制為中心的網絡化生產工藝流程中，單道工序的半自動化和自動化是生產工藝流程網絡化的基礎。20世紀  90年代以來，稱重傳感器制造工藝流程中，單道工序的半自動化和自動化改造成果主要有：超聲波水洗技術與工藝；全自動機器人粘貼電阻應變計和輔助粘貼電阻應變計系統；固化、后固化工藝的隧道式加溫控溫烘道，控溫精度高、工作段溫度均勻性好，固化、后固化完成后應變膠粘劑物理和機械性能的均一性好；高效智能零點、靈敏度溫度補償測試系統；快速全自動在線檢測工藝和多臺疊加式力標準機同時工作的無縫鏈接自動檢測稱重傳感器生產線；將卣素引入高聚物中或用硅氧鍵嵌入高聚物中的高度防潮耐水密封膠密封新工藝，以及采用含氟聚酰亞

胺、含氟環氧樹脂、含氟丙烯酸脂，硅氧/亞酰胺共聚物、苯基有機硅和硅化苯乙烯為基礎材料制作密封膠的新防護密封工藝；全自動穩定性處理工藝；動態稱重傳感器的機械阻尼、油阻尼、電子振蕩阻尼工藝；高溫稱重傳感器的高溫電路補償及高溫密封新工藝等。

大批量生產稱重傳感器，多對生產工藝流程采取統計制程管理。即利用統計學原理，對生產工藝全過程中的產品質量進行控制和管理，以達到盡可能第一次就使產品符合國家標準和國家檢定規程要求的目的。統計制程管理的核心是科學、合理的進行抽樣試驗與測試；把生產工藝流程、產品質量控制、工藝裝備利用聯系在一起，提高生產過程控制能力；快速分析制程出現的問題和迅速采取措施保證制程穩定，最大限度的減小產品的不合格率。統計制程管理的特點是：

①經濟性：采用抽樣檢驗法，產品參與檢測、試驗的項目和次數科學合理，使生產工藝流程穩定，最大限度的減少產品的不合格率；

②預警性：一旦生產工藝流程出現異常趨勢，可立即采取對策，預防批量不合格。一般都是根據工藝理論和實踐經驗提供控制資料。

③科學性：把工藝過程、質量控制、裝備利用聯系在一起，提高生產過程控制能力和快速分辨共同和特殊原因的評估能力；

④高效性：統計制程控制，解決了長期困擾的大批量生產的質量檢驗問題，改善了評估方法，減少了報表和數據分析，保證了成本、質量和交貨期。

在稱重傳感器生產工藝流程中，實現整個生產過程信息、通信、自動化技術的橫向與縱向真正的無縫一體化，是大批量生產工藝流程發展的必然趨勢。

五、結語

世界上工業發達國家對制造技術、制造工藝的保密是非常嚴格的。從國外論文集、技術刊物、相關文獻中，可以找到關于系統、原理、結構等方面的參考資料，然而很難找到關于制造技術、制造工藝資料。稱重傳感器技術領域也不例外，其有關資料和論著都是講起結構原理滔滔不絕，講起制造工藝守口如瓶。對制造工藝的另一種偏見，就是認為制造工藝的理論性不強，只是一種實際經驗與技藝而已。實際并非如此，而是對制造工藝探索得太少，對其機理與規律研究、揭示和掌握的很不夠。本文只是從制造工藝在稱重傳感器研制生產中所起的關鍵作用這一側面，說明制造工藝的重要性，希望能引起足夠的重視。

國產稱重傳感器與工業發達國家同類產品相比，主要差距在制造工藝上，具體的講就是基礎工藝和核心工藝相對落后。其中基礎工藝、技術裝備、檢測手段落后，工序半自動化和自動化程度低，制程穩定性差，技術與管理相結合不夠等問題，早已引起各研制、生產單位以及有關領導部門關注和重視。但深入研究，統籌規劃、采取措施，解決問題不夠，使得稱重傳感器制造技術、制造工藝進步不大。為適應電子衡器技術的發展和滿足稱重傳感器市場的新需求，希望一些稱重傳感器制造企業，盡快從采用較低技術、傳統的手工作坊式勞動密集型生產方式中解放出來，從觀念上、技術上和管理上迎頭趕上，瞄準先進，迎接挑戰。在企業轉型發展中，納入先進的制造工藝、有效的管

理手段、切合實際的市場開拓方式，把稱重傳感器技術與工藝提高到一個新水平，為發展我國民族衡器工業作出新貢獻。