交流接觸器組件半自動生產裝配線的設計與研究

陸惠玲 侯志敏

（1.沈陽北星儀表制造有限公司，遼寧 沈陽 110143；2.沈陽化工大學科亞學院，遼寧 沈陽 110167）

如今飛速發展的信息時代，自動化技術也在前所未有的勢頭飛速發展，在機械電氣等領域顯現十分突出。接觸器的自動化裝配就是對自動化技術要求很高的專業，由于接觸器中的部件多且小，極不易手工安裝，自動化技術應用在接觸器的安裝必不可少的，用以提高交流接觸器的質量及產量，同時節省勞動力，更降低成本。

1 設計方案的制定

1.1 生產裝配線的節拍與產量分析

1.1.1 生產線采用分工序連續作業，工序作業時間最長的節拍即為生產線的生產節拍。考慮生產線的協調時間為3.5秒。該裝配線的節拍為14.4秒。

1.1.2 生產率計算的依據：年有效工作日254天，兩辦工作制，每班工作8小時，生產負荷90% 。這樣，生產線的年有效工作時間為3657.6小時。年產量為：105萬件。單班每天的產量為2000件。

1.2 生產裝配線的控制技術

此生產裝配線采用氣動控制技術，氣動技術由風動技術及液壓技術演變、發展而成為獨立的技術門類不到50年，卻已經充分顯示出它在自動化領域中強大的生命力，成為20世紀應用最廣，發展最快，也最易被接受及重視的技術之一。工業如機械、電子、鋼鐵、運行車輛極其制造、橡膠、紡織、輕工、化工、食品、包裝、印刷、煙草等領域中，氣動技術已成為不可缺少的基本部分。現代氣動的發展趨勢是微型化、集成化、模塊化、智能化。

1.3 采用電磁式振動料作為輸送裝置

這種料斗可以用來布置簡單平面件，例如：環件、圓料件、盤類、對稱性平面件，也可以處理大頭件。

垂直布置的圓形磁盤被不斷的驅動，它進入料斗部分的深度約為其半徑值。料斗為向底漸坡形。

即使填料高度不大時，零件也會在料斗中由重力作用沿磁盤運動方向落入料斗斜坡下面。

沿磁盤的圓周方向裝有許多永久磁鐵，其分布半徑由待處理件的直徑決定。其磁性將零件吸在磁盤上并通過磁盤轉動使零件脫離料斗。根據排出圓形零件的厚度、直徑設計的釋放軌道被傾斜布置，使進料口低于磁盤上永久磁鐵內節圓直徑。由于磁盤振動，使被磁鐵吸住的零件于釋放軌道相碰而脫離磁鐵的回轉運動。結果零件落入或滾入釋放軌道。

振動料斗是最廣泛應用的輸送裝置，它的效率主要決定于零件質量、外來雜物、污染程度、排列的困難程度和送料裝置本身的質量。一般來說，料斗可以分成平盤式和斜槽式，這些料斗可以應用于沖壓操作，它容量大，特別適用于薄件的裝料。

2 交流接觸器裝配線的設計與研究

交流接觸器是一種供遠距離頻繁接通和分段交流電路以及大容量控制電路的電器，交流接觸器主要用于交流50/60Hz額定工作電壓660V，供遠距離頻繁接通和分段電路之用，并可與適當的熱過載繼電器組成電磁啟動器以保護可能發生操作過負載的電路。

2.1 裝配線的設計原則及路線

裝配是對工件的各種功能進行處理，它包含裝配的整個工作過程，而且裝配是最昂貴的生產過程。各零件的加工質量對裝配工藝以及產品質量有著重要的意義。

2.1.1 在選擇自動化設備時，應充分考慮系統對未來產品的通用性。

2.1.2 本生產線完成后，總體達到國際同類生產線的先進水平。

2.1.3 在滿足裝配工藝的情況下，生產節拍盡可能的快，不多于15秒/件。

2.1.4 設計時應充分考慮到零件的不一致性。

2.1.5 減少系統的停機率，得以保證系統連續正常工作，對單機在兩分鐘內可恢復故障，保證系統不停機。排除故障所需的時間是影響效率的一個重要因素，各次故障的總時間越短，效率就越高，有易于接近故障地點的通道和快速接近的可能性，（如送料軌上蓋封條用的快速扣接系統）。在故障地點和工作地點之間要形成一定中間緩沖容量。

工序路線：

2.2 裝配線的總體技術方案

設計氣動多工位裝配機時可采用通用標準元件。其優點是大多數元件可以重復使用。氣動設備由于空氣的可壓縮性使應用范圍受一定的限制。因此氣動裝置元件各運動需按特定程序進行，并有一定容量的氣源供應。通常工作壓力為6個bar壓力。工作時還要采取減噪音措施。

生產線從總體布局和生產節拍的平衡上考慮，生產線完成后的實用性、可能性、經濟性和先進性，并把可行性放在首位。

我們生產線采用分組建原則，先裝份組件，再組合。為了保證系統裝配的可靠性，避免復雜動作，盡量將每個零件分開裝配，這樣即可達到保證可靠性的要求，又提高了生產節拍，便于按功能進行設計，提高系統的適應性。并且基座與底座的組裝同時進行，然后上下和體，裝觸頭，側擋板。生產線的優點是節省了時間，降低了勞動強度，占地面極小。

2.3 動鐵芯組件裝配機設計方案

動鐵芯由直角坐標機械手抓入傳送帶上料，連接板由螺旋給料器上料。動鐵芯由推料氣缸推到固定位置，連接板送料隔料氣缸接收到傳感器傳來的信號運動而隔料連接板繼續下料。連接板插入氣缸運動使連接板插入動鐵芯內，經檢驗合格由頂部壓入氣缸壓入裝配點。觸頭支持件由直角坐標機械手抓入傳送帶，送至裝配點，經推入氣缸將動鐵芯連接板組件推入支架中，并落到下一個工位，由推出隔料氣缸將觸頭動鐵芯組件推入傳送帶至下一個工序。此方案需十一個氣缸，一個連接板給料器。設計裝配機時，其決定因素在于裝配件的復雜程度和生產率要求情況。從裝配機類型上講，單工位裝配機與多工位裝配機是不同的。一般地三個以下零部件的裝配可以在單工位裝配機上完成，超過三個以上的零部件裝配則在多工位裝配機上完成。循環時間，驅動能類型以及運動設計都受產量的制約。

因此設計裝配機時要考慮以下功能：

2.3.1 主要運動，如輸送系統的驅動，處理裝置的X-Y運動，和檢查裝置的行程等。這些主要運動可由下面方式獲得：

通過開關，凸輪和杠桿機構實現的電機驅動、氣動、液動

2.3.2 輔助運動，如零件夾持，夾具運動，零件分離，定心，控制動作和剝離動作等，可由下面的方法獲得：

機械的，如凸輪和杠桿機構

電動機械，如電磁鐵、氣動

2.3.3 信號的發生，評估和測定，如詢問現有零件是否正確就位，或操作是否已完成并已獲得具體參數值。

當詢問的結果是否定的，就必須引入輔助操作，并根據以下的優缺點進行撿選；電氣、電子、氣動、液動為達到功能要求亦可采取聯合使用形式。

連接板動鐵芯組件裝配機設計方案：連接板由螺旋給料器上料，自動裝配機將連接板插入動鐵芯中，并且將動鐵芯及連接板插入支架中。

其工作圖可以參考相關表格

方案一：動鐵芯由直角坐標機械手抓入傳送帶上料，連接板由螺旋給料器上料。動鐵芯由推料氣缸推到固定位置，連接板送料隔料氣缸接收到傳感器傳來的信號運動而隔料連接板繼續下料。連接板插入氣缸運動使連接板插入動鐵芯內，經檢驗合格由頂部壓入氣缸壓入裝配點。觸頭支持件由直角坐標機械手抓入傳送帶，送至裝配點，經推入氣缸將動鐵芯連接板組件推入支架中，并落到下一個工位，由推出隔料氣缸將觸頭動鐵芯組件推入傳送帶至下一個工序。此方案需十一個氣缸，一個連接板給料器。

方案二：連接板由螺旋給料器上料，通過直角坐標機械手抓取，插入傳送帶上的動鐵芯，經檢驗連接板裝配合格后，再通過直角坐標機械手抓取至裝配點，觸頭支持件由直角坐標機械手抓入傳送帶，送至裝配點，由推入氣缸推入與動鐵芯組件進行配合最后通過推出隔料氣缸將連接板動鐵芯組件推入傳送帶至下一個工序。此方案需八個氣缸，一個連接板給料器。

該裝配機的設計應從全方位著手，既兼顧每道工序的特點，又從全局著手，均衡每道工序的自動化特點，合理分配資源。方案一自動化程度稍次于方案二，但操作簡單、成本低、便于推廣選用。方案二多采用了機械手，且對機械手的抓取位置有了較高的要求，使裝配機的成本大大提高了，接觸器的價格也提升了。相比之下，無論考慮經濟性還是實用性，方案一都比方案二可行。對現場環境要求：

A環境濕度：0～45℃

B相對濕度：20-90%RH

C電源：單相220V；電壓波動范圍：+10%-10%

D頻率：50HZ；容量：10KVA

E壓縮空氣：5kgf/cm;壓力波動范圍：+10%-10%

[1]左全璋.交流接觸器設計[J].電氣開關，2009（03）.

[2]謝誠.自動裝配中的氣動檢驗工具[J].工具技術，2010（06）.