壓緊圈與絕緣膠墊通用裝配研究與設(shè)計

徐曉華 陳明山

摘 ?要：通過對絕緣膠墊和壓緊圈的裝配工藝分析，特設(shè)計出一臺自動裝配設(shè)備。該設(shè)備通過自動上料、自動裝配、自動卸料等工序，提高了生產(chǎn)效率的同時保證了裝配質(zhì)量，具有很大的推廣價值。

關(guān)鍵詞：壓緊圈;絕緣膠墊;自動上料;自動裝配;自動卸料

中圖分類號：TQ320.5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）22-0086-03

Abstract： Through the analysis of the assembly process of insulating rubber pad and compression ring， an automatic assembly equipment is designed. Through the working procedures of automatic feeding， automatic assembly and automatic unloading， the equipment not only improves the production efficiency， but also ensures the assembly quality， and has great popularizing value.

Keywords： compression ring; insulation pad; automatic feeding; automatic assembly; automatic unloading

1 概述

目前，國內(nèi)外連接器種類及樣式繁多，但很大一部分制造連接器企業(yè)均是依靠人工手工裝配，依靠人工裝配會出現(xiàn)裝配質(zhì)量參差不齊、裝配效率低、勞動強度大等眾多缺點。隨著同類型的連接器需求量大幅增加，手工裝配的弊端將會尤其突出，從長久計，手工裝配方式最終會與社會發(fā)展、市場需求和企業(yè)自身效益的客觀需求相矛盾，因此提高裝配水平是一個企業(yè)立足于不敗之地的重要措施。

零部件裝配在引入自動化技術(shù)后，對不同的產(chǎn)品裝配能夠按照針對性的流水線來完成，用于彌補傳統(tǒng)手段的不足，為提高工作效率提供了強有力的保障[1]。因此推廣自動化裝配是企業(yè)提高裝配水平、增加企業(yè)競爭力、立足于市場的首要目標。

本文研究的壓緊圈和絕緣膠墊手工裝配分為手工預裝和手工校正兩個步驟，其手工校正決定了其裝配的質(zhì)量以及裝配的效率，經(jīng)常會導致產(chǎn)品的一致性差、合格率低等缺點。因此提高生產(chǎn)效率、降低勞動強度、提高產(chǎn)品合格率，實現(xiàn)裝配的自動化至關(guān)重要。

2 產(chǎn)品介紹及構(gòu)思

2.1 工藝現(xiàn)狀與工藝難點分析

壓緊圈與絕緣膠墊的裝配工藝是將絕緣膠墊插入壓緊圈內(nèi)從而成為一個整體以備后續(xù)工序使用，壓緊圈和絕緣膠墊以及裝配完成的成品如圖1所示。目前壓緊圈和絕緣膠墊的插合裝配首先采用人工預裝，然后人工校正的方式進行，因壓緊圈最小口徑為φ19，而絕緣膠墊外圈直徑為φ20.8，故在裝配過程中不可避免的會捏扁絕緣膠墊進行插合裝配，這樣就會經(jīng)常導致絕緣膠墊不能完全插入壓緊圈內(nèi)部的凹槽內(nèi)而導致出現(xiàn)折邊現(xiàn)象，因此需要人工的多次校正。

2.2 自動裝配思路分析

針對壓緊圈和絕緣膠墊在手工裝配中存在的問題并結(jié)合壓緊圈外形及內(nèi)部特點，將裝配動作分解如下：

（1）壓緊圈和絕緣膠墊都采用自動上料和錯位。自動上料采用振盤使兩種產(chǎn)品有序的、不間斷的供料;錯位是分別采用錯料機構(gòu)將待裝配產(chǎn)品與后續(xù)產(chǎn)品進行分離。

（2）提高生產(chǎn)效率。使用氣動分割器實現(xiàn)間歇運動，利用圓盤上均布的8個產(chǎn)品夾具，實現(xiàn)產(chǎn)品的多動作并行，從而大大提高了生產(chǎn)效率。

（3）成品的一次裝配到位。采用擴口撐爪撐開壓緊圈的最小口徑，進而使用氣缸順利地把絕緣膠墊插合到壓緊圈凹槽內(nèi)，實現(xiàn)了一次裝配到位。

（4）自動卸料。采用搬運機構(gòu)將成品從夾具中取出，實現(xiàn)自動卸料功能。

3 壓緊圈和絕緣膠墊的自動裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計

基于生產(chǎn)效率和生產(chǎn)精度等要求，本設(shè)備可總結(jié)為：氣動分割器工位、壓緊圈上料工位、絕緣膠墊上料工位、擴口工位、成品卸料工位、皮帶傳送工位、電氣控制工位等。其設(shè)備如圖2所示（注：圖中為便于觀察各個工位特意隱藏了部分有機玻璃門）：

其工作流程大致為：首先壓緊圈上料工位把壓緊圈拾取到氣動分割器工位的產(chǎn)品夾具內(nèi)，氣動分割器旋轉(zhuǎn)45°直至壓緊圈旋轉(zhuǎn)到擴口工位，然后絕緣膠墊上料工位與擴口工位共同完成壓緊圈和絕緣膠墊的裝配任務(wù)，之后氣動分割器再次把成品旋轉(zhuǎn)至卸料工位，最后由卸料工位拾取成品搬運到皮帶傳送工位，完成一個成品的裝配流程。

3.1 氣動分割器工位

氣動分割器工位主要由氣動分割器、轉(zhuǎn)盤、8個產(chǎn)品夾具組成如圖3所示。氣動分割器作為旋轉(zhuǎn)動力，產(chǎn)品夾具用以固定壓緊圈及裝配后的成品。在轉(zhuǎn)盤的設(shè)計過程中應(yīng)充分考慮在滿足剛性的前提下，應(yīng)合理的對轉(zhuǎn)盤進行減重，從而減小氣動分割器在旋轉(zhuǎn)過程中所需要的轉(zhuǎn)動慣量。氣動分割器在選用過程中在充分考慮轉(zhuǎn)動慣量的同時也應(yīng)保證在轉(zhuǎn)動過程中的穩(wěn)定性。

3.2 壓緊圈上料工位和絕緣膠墊上料工位

壓緊圈和絕緣膠墊的上料工位分別是由振盤、錯料氣缸、光纖傳感器、搬運氣缸、上下氣缸、夾取氣缸及相關(guān)機加件組成，如圖4所示。分別實現(xiàn)動作為壓緊圈和絕緣膠墊的上料、錯料及搬運的功能。

3.3 壓緊圈和絕緣膠墊的裝配工位

裝配工位是由氣動分割器工位、絕緣膠墊上料工位和擴口工位共同完成，主要實現(xiàn)的功能是將絕緣膠墊插入到壓緊圈的凹槽內(nèi)，如圖5所示。

其工作原理為：首先由氣動分割器把壓緊圈旋轉(zhuǎn)到合適位置，其后由絕緣膠墊上料工位把絕緣膠墊搬運至壓緊圈正上方，之后由擴口氣缸向下運動把擴口撐爪插入壓緊圈適當位置，然后由導向氣缸向下運動把擴口撐爪撐開方便壓緊圈順利插入壓緊圈凹槽，最后導向氣缸向上運動使擴口撐爪依靠皮筋彈力自動回縮原來位置從而可以把上下氣缸、擴口氣缸提升完成整個裝配工序。

3.4 卸料工位和皮帶傳送工位

卸料工位由搬運氣缸、上下氣缸、夾爪氣缸組成如圖6所示。作用是將壓緊圈和絕緣膠墊裝配好的成品搬運至皮帶傳送工位上，從而完成整個產(chǎn)品的裝配任務(wù)。

4 壓緊圈和絕緣膠墊的自動裝配電氣設(shè)計

本設(shè)備是除皮帶傳送工位之外全部以氣缸為執(zhí)行元件來實現(xiàn)的整個成品的裝配。其數(shù)據(jù)交流的方式是以可編程控制器（PLC）為核心控制器，向電磁閥發(fā)送指令控制氣缸的運動，利用氣缸上安裝的傳感器來反饋動作的完成情況。PLC擁有功能多、抗干擾性強、可靠性高、設(shè)計和修改簡便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于自動控制裝置[2，3]。傳感器用于氣缸的出、回位置的檢測，確保氣缸的每個動作到位，當氣缸動作未完成時，氣缸的傳感器便不會反饋信號，經(jīng)過PLC程序添加對應(yīng)條件，PLC便可識別設(shè)備出現(xiàn)故障的原因，并在顯示屏上顯示出來，如圖7所示。

運行界面是顯示設(shè)備正在運行狀態(tài)的界面;氣缸調(diào)試用于氣缸的出、回控制;電機調(diào)試界面用于控制皮帶傳送工位的電機速度來改變皮帶傳送的速度;為保障操作人員的人身安全，設(shè)備要求運行時不允許打開電氣柜門，故需在操作界面上設(shè)置I/O輸入監(jiān)視和I＼O輸出監(jiān)視，用于監(jiān)視各傳感器輸入輸出點的運行情況。

機架上配備有觸摸屏以便于人機交互，同時安裝了防護罩，目的是一定程度上降低裝配機構(gòu)產(chǎn)生的噪音，在每一個開關(guān)門上均安裝了開門斷電保護裝置，可以有效防止因誤操作和設(shè)備故障等原因造成的傷害。

5 結(jié)束語

本設(shè)備自從調(diào)試完成進入生產(chǎn)階段后，在生產(chǎn)現(xiàn)場一直運行良好，生產(chǎn)效率由人工裝配的9s/件縮短到3s/件，月產(chǎn)量由原來的72000件/月提高到216000件/月，設(shè)備在運行過程中穩(wěn)定性好，裝配質(zhì)量高。

通過對壓緊圈和絕緣膠墊的工藝分析，進而研發(fā)出一臺實現(xiàn)壓緊圈和絕緣膠墊的自動上料、自動裝配、自動卸料的自動裝配設(shè)備。針對手工裝配效率低的情況，本設(shè)備采用氣動分割器作為旋轉(zhuǎn)動力，實現(xiàn)多工位的并行裝配，提高了生產(chǎn)效率;針對手工校正效率低下問題，特采用擴口撐爪使絕緣膠墊順利到達壓緊圈所需要的凹槽位置，避免了裝配后還需要校正的問題。綜上所述，該自動裝配設(shè)備的投入使用，大幅降低了工人的勞動強度、減少了人員配置、提高了生產(chǎn)效率并保證了質(zhì)量的一致性，因此具有很強的應(yīng)用前景。

參考文獻：

[1]劉方翔.機械制造與自動化技術(shù)方案設(shè)計[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2018（7）：118-119.

[2]王文紅.PLC和觸摸屏在塑料片材收卷機中的應(yīng)用[J].機械與電子，2016，34（12）：47-49.

[3]張武琨.PLC控制與繼電控制電路差異分析[J].中國新通信，2013（11）：48.