自動剝線端子壓接機設(shè)計

顧佳飛　姜銳　屠佳煒　蘇周豪　陳聰

【摘 要】本文作者設(shè)計了一種集電線剪切、端部剝皮與冷壓端子壓接功能為一體的自動剝線端子壓接機。作品由端子送料裝置、剪線剝線及輸送裝置、端子夾取套送裝置、端子壓接裝置和控制系統(tǒng)等五部分組成。通過各裝置的機械組合，實現(xiàn)剪線、剝線、套端子和壓接端子等自動生產(chǎn)工序，達到機器換人、提高生產(chǎn)效率的產(chǎn)品設(shè)計目的。

【關(guān)鍵詞】自動剝線端子壓接機；機器換人；冷壓端子

1 設(shè)計背景及意義

1.1 作品設(shè)計背景

我國低壓電器產(chǎn)業(yè)經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，已構(gòu)成比較完好的工業(yè)體系，現(xiàn)有產(chǎn)值約 200 億元，對于冷壓端子線這種基礎(chǔ)性零件的需求量極大，并且呈逐年上升的趨勢。隨著人工成本和產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，冷壓端子線的自動化生產(chǎn)越來越受到行業(yè)內(nèi)的重視，因此有必要設(shè)計一款自動剝線端子壓接機。

1.2 作品的意義

隨著電器行業(yè)對冷壓端子線需求量的增大，促使企業(yè)對冷壓端子線的生產(chǎn)有更加高效、更加低成本的要求。分析市場現(xiàn)有的端子壓接類機器，存在線段使用長度有限，功能單一等問題。為了提高冷壓端子線的生產(chǎn)效率，降低成本，減小勞動強度，本作品主要針對自動套端子技術(shù)進行了研究，為后續(xù)研制高效、可靠的自動端子壓接機作前期的技術(shù)研發(fā)。

2 設(shè)計方案

2.1 端子送料裝置

2.1.1 端子送料裝置機構(gòu)設(shè)計

送料方式：振動送料

評價：結(jié)構(gòu)簡單，而且適合目前所需要的功能，并且利用振動頻率調(diào)節(jié)器可以達到不同的出料速度，以滿足不同的工作需要。配合導(dǎo)軌具有自動定向功能。

2.1.2 端子分料、暫存結(jié)構(gòu)設(shè)計

確定選擇振動送料機構(gòu)后，由于端子在振動盤輸送裝置上是連續(xù)排列的，即端子頭尾相連在一起。而對端子的操作是逐個進行，因此需要在頭尾相連的端子中每次輸送一個端子到壓接位置，為了方便端子的抓取和輸送，需要使端子暫時停留在振動盤的出料口處，進行暫存處理。同時也為了方便機械手抓取端子，必須在振動盤輸送裝置上設(shè)計一阻擋機構(gòu)，使端子在出料口停留。

為使機械手更好的抓取，可以在振動盤出料口的暫存位置前方設(shè)置一種分料機構(gòu)，在端子到達暫存位置之前就將連續(xù)排列的端子分隔開，每次只放行一個端子到達暫存位置，即放行最前面的一個端子，同時將后面的端子擋住，逐個放行端子，這樣端子到達暫存位置端子耳圈剛好伸出出料口，方便機械手的夾取。當(dāng)該端子被移走，暫存位置出現(xiàn)空缺后分料機構(gòu)再放行下一個端子。暫存位置和分料機構(gòu)的設(shè)置避免了端子的掉落和能使機械手更好的抓取端子。

2.2 剪線剝線及線段輸送裝置

2.2.1 裝置中的傳動機構(gòu)設(shè)計

使用同步帶輪方式，靠同步帶齒與同步帶輪齒之間的嚙合實現(xiàn)傳動，兩者無相對滑動，而使圓周速度同步。

2.2.2 線段輸送機構(gòu)設(shè)計

方式：滾輪組傳送

實現(xiàn)方式：采用滾輪組，主動輪與驅(qū)動軸連接，驅(qū)動軸與步進電機通過同步帶輪相連，主動輪位于從動輪正上方。從動輪與高度調(diào)節(jié)機構(gòu)相連接，兩個相互配合的滾輪形成一對滾輪組。通過調(diào)節(jié)兩輪的相對高度來壓緊連接線，達到適宜壓緊程度。電機驅(qū)動主動輪，前后滾輪組配合傳送線段。

2.2.3 剪線剝線結(jié)構(gòu)設(shè)計

步進電機通過同步帶和驅(qū)動軸帶動V型口刀片運動。驅(qū)動軸上加裝光電傳感器，通過傳感器控制電機的正反轉(zhuǎn)來控制刀片的上下移動。

2.3 端子夾取套送裝置

2.3.1 端子夾取機構(gòu)設(shè)計

實驗發(fā)現(xiàn)，氣動手指夾取端子符合本作品的工作要求。其設(shè)計分析如下：

方式：氣動手指夾取端子

實施方案：通過單片機控制氣動手指的開合時間，以實現(xiàn)端子夾取的功能。加裝外加手指能更好的夾取端子。

2.3.2 端子套送結(jié)構(gòu)設(shè)計

方式：絲桿滑臺

評價：可以承擔(dān)一定的扭矩，可在高負載的情況下實現(xiàn)高精度的直線運動。

端子套送裝置的步進電機通過聯(lián)軸器驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動，進而推動固定在直線導(dǎo)軌上的滑塊左右移動，由此帶動手指移動。當(dāng)手指到達相應(yīng)位置時，雙軸氣缸推出手指部分，隨即滑塊相對左移或右移，將端子準(zhǔn)確配送與線段套合。通過以上設(shè)計來完成壓接前的端子套送工作。

2.4 端子壓接及頂落裝置

2.4.1 端子壓接機構(gòu)設(shè)計

方式：氣動壓接鉗機構(gòu)

實現(xiàn)方式：利用壓接氣缸壓動壓接鉗的壓接柄，利用壓接鉗的杠桿原理產(chǎn)生足夠的壓力。

2.4.2 頂落機構(gòu)設(shè)計

氣動頂落機構(gòu)完成冷壓端子線的頂落工作。機構(gòu)由氣缸與頂塊組成。線段壓接完成時，電動推桿下降，使電線不再受兩滾輪的壓緊，再通過氣動控制把頂塊推出工作面，頂落冷壓端子線成品，電動推桿回復(fù)到初始位置。

2.5 工作流程

3 結(jié)論

本作品能很好地將冷壓端子線的各個生產(chǎn)制作過程結(jié)合在一起，消除了傳統(tǒng)加工時各工序間停頓的時間，解決了人工生產(chǎn)時產(chǎn)品質(zhì)量不統(tǒng)一不標(biāo)準(zhǔn)的問題。同時，本作品自動化程度高、操作簡單，而且體積大小適中、搬運方便、價格便宜。通過對鉗口的調(diào)節(jié)、剪線長度的設(shè)定、滾輪組之間的距離調(diào)節(jié)，可以適用于不同長度、不同粗細的冷壓端子線的生產(chǎn)，適用范圍廣，生產(chǎn)效率高，具有較好的應(yīng)用價值和市場前景。

【參考文獻】

[1]濮良貴，紀(jì)名剛.機械設(shè)計[M].8 版.北京：高等教育出版社，2010.

[2]申永勝.機械原理教程[M].2 版.北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[3]李桂福.機械制圖[M].6 版.北京：北京理工大學(xué)出版社，2009.

[4]孫玉芹，袁夫彩.機械精度設(shè)計基礎(chǔ)[M].2 版.北京：科學(xué)出版社，2009.

[5]于駿一，鄒青.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].2 版.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[6]李紹炎.自動機與自動線[M].2 版.北京：清華大學(xué)出版社 2015.

[7]SMC（中國）有限公司.現(xiàn)代實用氣動技術(shù)[M].3 版.北京：機械工業(yè)出版社，2015.

[8]郝用興.機電傳動控制[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2009.

[責(zé)任編輯：張濤]