車輛用電阻片智能包邊生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)研究

陳清化 丁小平

摘要：針對(duì)車輛制動(dòng)電阻片包邊生產(chǎn)過(guò)程中人力成本高、質(zhì)量控制難度大、生產(chǎn)效率低等問(wèn)題，提出了一種電阻片智能包邊生產(chǎn)裝置的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用過(guò)程。通過(guò)機(jī)械手模塊參與電阻片在組裝模塊上自動(dòng)送料與取料，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)壓裝功能，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。此種設(shè)計(jì)可為其他相關(guān)智能制造設(shè)備的改進(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。

Abstract： Aiming at the problems of high labor cost， difficulty in quality control， and low production efficiency in the production process of braking resistor piece edging， a structure and application process of an intelligent edging production device for resistor piece are proposed. The manipulator module participates in the automatic feeding and reclaiming of the resistors on the assembly module， and at the same time realizes the automatic press-fitting function， which improves the production efficiency of the product. This kind of design can provide reference and reference for the improvement and optimization design of other related intelligent manufacturing equipment.

關(guān)鍵詞：電阻片;包邊生產(chǎn);智能制造

Key words： resistor;edging production;intelligent manufacturing

中圖分類號(hào)：U260? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）15-0099-02

0? 引言

目前，國(guó)內(nèi)外制造產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展階段，各類車輛的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中需要消耗大量制動(dòng)電阻片。又由于一般車輛載重大、啟停較多，如目前應(yīng)用較多的動(dòng)力集中型的內(nèi)燃機(jī)車等車輛的載重非常大，剎車電阻片的消耗較大，對(duì)電阻片的質(zhì)量和生產(chǎn)效率也提出了更高的要求。目前，車輛用的制動(dòng)電阻片大多數(shù)為基礎(chǔ)金屬片兩側(cè)通過(guò)云母片隔開，然后再通過(guò)金屬板進(jìn)行壓裝包邊。并且制動(dòng)電阻片的生產(chǎn)過(guò)程基本都是人工操作完成，具體來(lái)說(shuō)，云母片的放置、包邊的位置、壓裝的操作都需要人工來(lái)實(shí)現(xiàn)。這就容易出現(xiàn)云母片放置不到位、或者是包邊時(shí)壓力過(guò)大或過(guò)小，導(dǎo)致電阻片質(zhì)量受損，最終影響電阻片產(chǎn)品在車輛上的安全應(yīng)用。另外，隨著國(guó)內(nèi)外消費(fèi)市場(chǎng)的升級(jí)，車輛的需求數(shù)量大增，而當(dāng)前人工操作的電阻片生產(chǎn)模式效率低下，無(wú)法應(yīng)對(duì)急速增長(zhǎng)的電阻片需求市場(chǎng)。有鑒于此，亟需尋求一種可以完全替代人工及其他局部設(shè)備的生產(chǎn)裝置和生產(chǎn)方法，以提高電阻片的生產(chǎn)效率。

關(guān)于電阻片國(guó)內(nèi)外學(xué)者做過(guò)相關(guān)研究。如：黃海[1]等提出了一種新的電阻磨片工藝，并通過(guò)驗(yàn)證得出此方式可以減少耗材及維護(hù)費(fèi)用。丁杰[2]等研究建立了軌道車輛制動(dòng)電阻片的分析模型，并通過(guò)CFD仿真驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。倪同舟[3]等運(yùn)用數(shù)值模擬方法對(duì)制動(dòng)電阻器等進(jìn)行仿真，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，指導(dǎo)改進(jìn)制動(dòng)電阻器結(jié)構(gòu)調(diào)整。苗玉剛[4]等研究對(duì)電阻應(yīng)變片封裝用精密壓力加載設(shè)備整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了布局設(shè)計(jì)，并對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行了選型計(jì)算和分析。何斌[5]等研究完成電阻應(yīng)變片多功能自動(dòng)加工系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，并完成相關(guān)測(cè)試。前述學(xué)者們的研究均未涉及到軌道交通車輛制動(dòng)電阻應(yīng)變片的包邊智能生產(chǎn)制造相關(guān)研究。

1? 現(xiàn)狀介紹

目前國(guó)內(nèi)外裝備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，而車輛中的制動(dòng)部件的需求量也是日益增長(zhǎng)，消耗巨大。國(guó)內(nèi)多個(gè)制動(dòng)電阻片的生產(chǎn)廠家目前均采用人工生產(chǎn)組裝的工藝流程。其中有個(gè)環(huán)節(jié)工藝比較復(fù)雜，要實(shí)現(xiàn)電阻片的正常功能，需要在不銹鋼金屬片兩側(cè)插裝嵌入云母片，然后再進(jìn)行包邊處理。此過(guò)程采用全人工方式生產(chǎn)效率低，過(guò)程中一致性控制難度較大，產(chǎn)品質(zhì)量控制存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

為解決當(dāng)前車輛制動(dòng)電阻片的生產(chǎn)效率低下，質(zhì)量控制難度較大的問(wèn)題，提出一種智能包邊生產(chǎn)裝置，用以代替人工手工操作云母片安裝、包邊及壓裝過(guò)程，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的智能制造，有利于產(chǎn)能的提升。

2? 設(shè)備結(jié)構(gòu)介紹

提出車輛制動(dòng)電阻片智能包邊設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1-圖2所示。其中組裝模塊包括組裝平臺(tái)，在組裝平臺(tái)上設(shè)有放置臺(tái)，在放置臺(tái)兩側(cè)依次對(duì)稱設(shè)有頂針孔、云母片放置槽、包邊板放置槽和推力板;利用機(jī)械手模塊將待包邊的電阻片放置在放置臺(tái)上，并通過(guò)推力板將云母片和包邊板推送至電阻片側(cè)部。在放置臺(tái)兩端對(duì)稱設(shè)有固定凸臺(tái)，通過(guò)固定凸臺(tái)將電阻片固定在放置臺(tái)上。在頂針孔內(nèi)設(shè)有頂針輸送裝置，用于驅(qū)動(dòng)頂針間隔頂起電阻片兩側(cè)邊緣;在云母片放置槽內(nèi)設(shè)有云母片輸送裝置，用于將云母片頂起至組裝平臺(tái)表面，在推力板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，推力板將云母片插裝至被頂針頂起的電阻片兩側(cè);在包邊板放置槽內(nèi)設(shè)有包邊板輸送裝置，用于將包邊板頂起至組裝平臺(tái)表面，在推力板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，將包邊板推送至電阻片兩側(cè)。

同時(shí)將放置臺(tái)通過(guò)彈簧安裝在組裝平臺(tái)上;在組裝平臺(tái)底部設(shè)有滑動(dòng)槽，將滑動(dòng)槽與放置臺(tái)設(shè)置成相同的方向。另外壓裝模塊包括壓裝模具、導(dǎo)向柱、滑動(dòng)導(dǎo)軌和壓裝驅(qū)動(dòng)裝置;在壓裝驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下，壓裝模具沿著導(dǎo)向柱上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電阻片的壓裝。壓裝模塊與組裝模塊通過(guò)滑動(dòng)導(dǎo)軌和滑動(dòng)槽進(jìn)行滑動(dòng)連接。壓裝驅(qū)動(dòng)裝置、頂針輸送裝置、云母片輸送裝置、包邊板輸送裝置、推力板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)械手模塊共用一個(gè)控制器進(jìn)行控制。（圖3）

在放置臺(tái)底部安裝有彈簧，通過(guò)機(jī)械手模塊施加在電阻片上的壓力控制放置臺(tái)的高度;在電阻片的自動(dòng)包邊過(guò)程中，通過(guò)一個(gè)控制器對(duì)壓裝驅(qū)動(dòng)裝置、頂針輸送裝置、云母片輸送裝置、包邊板輸送裝置、推力板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)械手模塊的運(yùn)動(dòng)順序和運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行控制。

3? 工作過(guò)程及原理介紹

車輛制動(dòng)電阻片自動(dòng)包邊裝置的使用方法如下：

①控制機(jī)械手模塊將待包邊的電阻片放置在組裝模塊的放置臺(tái)上，并通過(guò)固定凸臺(tái)固定好位置，機(jī)械手模塊保持壓緊電阻片的狀態(tài);

②頂針輸送裝置驅(qū)動(dòng)頂針穿過(guò)頂針孔，間隔的頂起電阻片側(cè)部;

③云母片輸送裝置將疊放在云母片放置槽內(nèi)的云母片頂起至組裝平臺(tái)表面，在推力板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，推力板將云母片插裝至被頂針頂起的電阻片側(cè)部間隙內(nèi);

④頂針輸送裝置驅(qū)動(dòng)頂針收回至頂針孔內(nèi)，包邊板輸送裝置將疊放在包邊板放置槽內(nèi)的包邊板頂起至組裝平臺(tái)表面，在推力板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，推力板將包邊板推送至電阻片兩側(cè)，并保持壓緊狀態(tài)，機(jī)械手模塊從電阻片上移開;

⑤在滑動(dòng)導(dǎo)軌和滑動(dòng)槽的配合下，組裝模塊整體滑動(dòng)至壓裝模塊上的預(yù)設(shè)位置，在壓裝驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下，壓裝模具沿著導(dǎo)向柱向下移動(dòng)，對(duì)電阻片兩側(cè)進(jìn)行壓裝;

⑥壓裝完成后，壓裝驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)壓裝模具沿著導(dǎo)向柱向上移動(dòng)，組裝模塊整體滑動(dòng)至起始位置，推力板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)推力板還原至初始位置，機(jī)械手模塊將完成壓裝的電阻片從放置臺(tái)上移開，即完成電阻片的自動(dòng)包邊生產(chǎn);

⑦在電阻片的自動(dòng)包邊過(guò)程中，如圖4所示，通過(guò)一個(gè)控制器對(duì)壓裝驅(qū)動(dòng)裝置、頂針輸送裝置、云母片輸送裝置、包邊板輸送裝置、推力板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)械手模塊的運(yùn)動(dòng)順序和運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行控制。

4? 結(jié)論

①提出的電阻片自動(dòng)包邊裝置通過(guò)將壓裝模塊與組裝模塊進(jìn)行滑動(dòng)連接，并在電阻片自動(dòng)包邊裝置中引入機(jī)械手模塊，結(jié)構(gòu)緊湊、原理簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便。

②提出的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)通過(guò)機(jī)械手模塊參與電阻片在組裝模塊上的送料與取料，可完全替代人工取、放料，自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高，對(duì)加速實(shí)現(xiàn)軌道交通部件產(chǎn)業(yè)智能制造的生產(chǎn)目標(biāo)具有較好的促進(jìn)作用。

③提出的電阻片自動(dòng)包邊裝置工作方法，規(guī)范了電阻片自動(dòng)包邊的生產(chǎn)流程，確保各個(gè)環(huán)節(jié)的高效銜接，具有自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)?？蔀槠渌嚓P(guān)智能制造設(shè)備的改進(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。

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