耳機(jī)插頭注塑自動(dòng)化裝置的開發(fā)

辛元發(fā)

（深圳市冠旭電子股份有限公司，廣東 深圳518000）

近年來，我國塑料機(jī)械工業(yè)的飛速發(fā)展，年增長率在逐年提升，成為我國機(jī)械行業(yè)中增長最快的產(chǎn)業(yè)之一。目前，雖然我國生產(chǎn)的塑料加工機(jī)械基本可滿足國內(nèi)的生產(chǎn)需要，但與世界先進(jìn)水平相比我國塑料加工機(jī)械在產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、產(chǎn)品精度，特別是自動(dòng)化程度等方面還有一定的差距。針對(duì)這種不利的發(fā)展背景，發(fā)展以耳機(jī)插頭產(chǎn)品為代表的高效注塑自動(dòng)化設(shè)備與控制系統(tǒng)已經(jīng)勢在必行。先針對(duì)某一種耳機(jī)注塑產(chǎn)品開發(fā)出對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化設(shè)備，試制成功后再擴(kuò)展到其他注塑產(chǎn)品，從而提高注塑生產(chǎn)效率。耳機(jī)插頭注塑自動(dòng)化裝置具有很強(qiáng)的研究價(jià)值和市場利用價(jià)值，此自動(dòng)化生產(chǎn)裝置開發(fā)成功后將有望在穩(wěn)定塑料產(chǎn)品質(zhì)量、降低廢品率、節(jié)約生產(chǎn)成本的同時(shí)，增強(qiáng)企業(yè)的競爭力。

1 耳機(jī)插頭注塑工藝現(xiàn)狀

現(xiàn)在在售的耳機(jī)插頭前端材料大多數(shù)為銅，注塑部分材料為PVC工程塑料。由于生活中人們對(duì)耳機(jī)的廣泛使用程度，大部分耳機(jī)插頭的前端容易脫落。而且現(xiàn)在的耳機(jī)在生產(chǎn)中主要存在以下問題：當(dāng)下各耳生產(chǎn)商在耳機(jī)的生產(chǎn)過程中，所有工序均為手工操作，一模兩件，生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度較大生產(chǎn)中使用的裝置相對(duì)落后;再者，手工操作中極容易產(chǎn)生不可避免的誤差，使插頭的尺寸精度無法達(dá)到預(yù)定要求影響耳機(jī)的使用壽命;其次、生產(chǎn)產(chǎn)品缺陷較多，特別是銅針壓花、壓線、雜物、黑底、起鼓、缺膠等現(xiàn)象最為常見，這樣就會(huì)使耳機(jī)生產(chǎn)中產(chǎn)生很多不必要的原材料浪費(fèi)遲滯企業(yè)的發(fā)展速度。因此，在自動(dòng)化改造中，需要首先解決生產(chǎn)效率低及廢品率高等主要問題［1］。

2 耳機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為使耳機(jī)插頭的銅針插入模條炮筒而不會(huì)出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，首先在炮筒內(nèi)設(shè)計(jì)一處壓緊裝置，利用銅針的斜面使耳機(jī)插頭的銅針得到有效定位，并可以承受一定的外界因素?cái)_動(dòng)。對(duì)于執(zhí)行元件，由于生產(chǎn)商在注塑機(jī)周圍布置了壓縮空氣管道，而當(dāng)前被廣泛使用的空氣壓縮裝置所需的驅(qū)動(dòng)力不足，不足與為耳機(jī)線和耳機(jī)插頭壓制過程中所需要的壓力。故可直接采用氣缸作為執(zhí)行元件。每個(gè)氣缸配置兩個(gè)磁性開關(guān)用于檢測氣缸的運(yùn)動(dòng)位置，方便后續(xù)電路的部分控制。為實(shí)現(xiàn)模條運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性與定位的準(zhǔn)確性，在每個(gè)氣缸上均安裝油壓緩沖器，并使用導(dǎo)軌滑塊，降低裝置在運(yùn)行時(shí)的阻力，同時(shí)也起到滑塊運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向作用。模條移動(dòng)機(jī)構(gòu)共有5個(gè)氣缸，用于控制兩個(gè)模條的左右、升降、前后動(dòng)作。其中，橫移缸控制兩個(gè)模條同時(shí)左右運(yùn)功，升降缸控制模條的上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)退缸控制模條的前后運(yùn)動(dòng)，這樣能使模條正確地運(yùn)動(dòng)到與模具對(duì)應(yīng)的位置。對(duì)于模條移動(dòng)裝置，采用兩個(gè)模條分別注塑，同時(shí)設(shè)置兩個(gè)工位。一號(hào)模條在注塑時(shí)，二號(hào)模條可進(jìn)行耳機(jī)插頭的裝入工作，這樣可優(yōu)化耳機(jī)生產(chǎn)的加工工序，提高耳機(jī)的生產(chǎn)效率［2］。

2.1 耳機(jī)插頭注塑自動(dòng)化裝置整體效果

經(jīng)運(yùn)動(dòng)模擬和干涉檢測證明，耳機(jī)插頭注塑自動(dòng)化裝置的三維模型裝置運(yùn)動(dòng)正常、流暢。有了自動(dòng)化耳機(jī)插頭注塑裝置，讓耳機(jī)的生產(chǎn)效率得到了一定的提高［3］。圖1是經(jīng)加工、組裝后的裝置實(shí)物圖。

圖1 自動(dòng)化裝置實(shí)物圖

2.2 電路及控制系統(tǒng)介紹

電路系統(tǒng)的開發(fā)主要是針對(duì)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)在工作時(shí)，運(yùn)用多個(gè)雙作用氣缸，使模條和線梳按給定的路徑循環(huán)動(dòng)作。通過對(duì)運(yùn)動(dòng)要求、注塑機(jī)通信和檢測氣缸運(yùn)動(dòng)位置的分析和研究，總共預(yù)算下來本自動(dòng)化耳機(jī)注塑設(shè)備一共需要32個(gè)輸出點(diǎn)和輸入點(diǎn)?？紤]到注塑用設(shè)備的工作環(huán)境，所以在此設(shè)備的電路控制系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制核心。

接下來就單片機(jī)的工作原理作出介紹，單片機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備構(gòu)成。單片機(jī)自動(dòng)完成賦予它的任務(wù)的過程，即一條條執(zhí)行的指令的執(zhí)行過程，所謂指令就是把要求單片機(jī)執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來，這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對(duì)應(yīng)著一種基本操作；單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機(jī)的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機(jī)，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機(jī)能自動(dòng)完成某一特定任務(wù)，必須把要解決的問題編成一系列指令這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預(yù)先存放在具有存儲(chǔ)功能的部件從而得到執(zhí)行［4］。圖2是基于單片機(jī)的硬件控制結(jié)構(gòu)圖。

圖2 單片機(jī)的硬件控制結(jié)構(gòu)圖

3 改進(jìn)結(jié)果分析

耳機(jī)插頭自動(dòng)化注塑裝置通過在現(xiàn)場進(jìn)行的生產(chǎn)試運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，注塑過程中設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。使用本套自動(dòng)化設(shè)備，將插拔模具和理線等準(zhǔn)備時(shí)間由7s縮短到2s，且由單工位一模兩件作業(yè)拓展到雙工位一模六件同時(shí)作業(yè)，由此能在保證成品率不低于98%的條件，使該耳機(jī)插頭注塑生產(chǎn)效率得到顯著提高。同時(shí)降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。這種多功能復(fù)合模具注塑自動(dòng)化機(jī)構(gòu)，不僅適用于插頭類帶線產(chǎn)品高效率、優(yōu)質(zhì)的自動(dòng)化注塑生產(chǎn)，還適用于帶剛性金屬鑲嵌件與軟質(zhì)線材的復(fù)合材料產(chǎn)品的注塑成形。在今后的耳機(jī)制造產(chǎn)業(yè)上具有廣闊的應(yīng)用前景。