交流接触器组件半自动生产装配线的设计与研究

陆惠玲 侯志敏

（1.沈阳北星仪表制造有限公司，辽宁 沈阳 110143；2.沈阳化工大学科亚学院，辽宁 沈阳 110167）

如今飞速发展的信息时代，自动化技术也在前所未有的势头飞速发展，在机械电气等领域显现十分突出。接触器的自动化装配就是对自动化技术要求很高的专业，由于接触器中的部件多且小，极不易手工安装，自动化技术应用在接触器的安装必不可少的，用以提高交流接触器的质量及产量，同时节省劳动力，更降低成本。

1 设计方案的制定

1.1 生产装配线的节拍与产量分析

1.1.1 生产线采用分工序连续作业，工序作业时间最长的节拍即为生产线的生产节拍。考虑生产线的协调时间为3.5秒。该装配线的节拍为14.4秒。

1.1.2 生产率计算的依据：年有效工作日254天，两办工作制，每班工作8小时，生产负荷90% 。这样，生产线的年有效工作时间为3657.6小时。年产量为：105万件。单班每天的产量为2000件。

1.2 生产装配线的控制技术

此生产装配线采用气动控制技术，气动技术由风动技术及液压技术演变、发展而成为独立的技术门类不到50年，却已经充分显示出它在自动化领域中强大的生命力，成为20世纪应用最广，发展最快，也最易被接受及重视的技术之一。工业如机械、电子、钢铁、运行车辆极其制造、橡胶、纺织、轻工、化工、食品、包装、印刷、烟草等领域中，气动技术已成为不可缺少的基本部分。现代气动的发展趋势是微型化、集成化、模块化、智能化。

1.3 采用电磁式振动料作为输送装置

这种料斗可以用来布置简单平面件，例如：环件、圆料件、盘类、对称性平面件，也可以处理大头件。

垂直布置的圆形磁盘被不断的驱动，它进入料斗部分的深度约为其半径值。料斗为向底渐坡形。

即使填料高度不大时，零件也会在料斗中由重力作用沿磁盘运动方向落入料斗斜坡下面。

沿磁盘的圆周方向装有许多永久磁铁，其分布半径由待处理件的直径决定。其磁性将零件吸在磁盘上并通过磁盘转动使零件脱离料斗。根据排出圆形零件的厚度、直径设计的释放轨道被倾斜布置，使进料口低于磁盘上永久磁铁内节圆直径。由于磁盘振动，使被磁铁吸住的零件于释放轨道相碰而脱离磁铁的回转运动。结果零件落入或滚入释放轨道。

振动料斗是最广泛应用的输送装置，它的效率主要决定于零件质量、外来杂物、污染程度、排列的困难程度和送料装置本身的质量。一般来说，料斗可以分成平盘式和斜槽式，这些料斗可以应用于冲压操作，它容量大，特别适用于薄件的装料。

2 交流接触器装配线的设计与研究

交流接触器是一种供远距离频繁接通和分段交流电路以及大容量控制电路的电器，交流接触器主要用于交流50/60Hz额定工作电压660V，供远距离频繁接通和分段电路之用，并可与适当的热过载继电器组成电磁启动器以保护可能发生操作过负载的电路。

2.1 装配线的设计原则及路线

装配是对工件的各种功能进行处理，它包含装配的整个工作过程，而且装配是最昂贵的生产过程。各零件的加工质量对装配工艺以及产品质量有着重要的意义。

2.1.1 在选择自动化设备时，应充分考虑系统对未来产品的通用性。

2.1.2 本生产线完成后，总体达到国际同类生产线的先进水平。

2.1.3 在满足装配工艺的情况下，生产节拍尽可能的快，不多于15秒/件。

2.1.4 设计时应充分考虑到零件的不一致性。

2.1.5 减少系统的停机率，得以保证系统连续正常工作，对单机在两分钟内可恢复故障，保证系统不停机。排除故障所需的时间是影响效率的一个重要因素，各次故障的总时间越短，效率就越高，有易于接近故障地点的通道和快速接近的可能性，（如送料轨上盖封条用的快速扣接系统）。在故障地点和工作地点之间要形成一定中间缓冲容量。

工序路线：

2.2 装配线的总体技术方案

设计气动多工位装配机时可采用通用标准元件。其优点是大多数元件可以重复使用。气动设备由于空气的可压缩性使应用范围受一定的限制。因此气动装置元件各运动需按特定程序进行，并有一定容量的气源供应。通常工作压力为6个bar压力。工作时还要采取减噪音措施。

生产线从总体布局和生产节拍的平衡上考虑，生产线完成后的实用性、可能性、经济性和先进性，并把可行性放在首位。

我们生产线采用分组建原则，先装份组件，再组合。为了保证系统装配的可靠性，避免复杂动作，尽量将每个零件分开装配，这样即可达到保证可靠性的要求，又提高了生产节拍，便于按功能进行设计，提高系统的适应性。并且基座与底座的组装同时进行，然后上下和体，装触头，侧挡板。生产线的优点是节省了时间，降低了劳动强度，占地面极小。

2.3 动铁芯组件装配机设计方案

动铁芯由直角坐标机械手抓入传送带上料，连接板由螺旋给料器上料。动铁芯由推料气缸推到固定位置，连接板送料隔料气缸接收到传感器传来的信号运动而隔料连接板继续下料。连接板插入气缸运动使连接板插入动铁芯内，经检验合格由顶部压入气缸压入装配点。触头支持件由直角坐标机械手抓入传送带，送至装配点，经推入气缸将动铁芯连接板组件推入支架中，并落到下一个工位，由推出隔料气缸将触头动铁芯组件推入传送带至下一个工序。此方案需十一个气缸，一个连接板给料器。设计装配机时，其决定因素在于装配件的复杂程度和生产率要求情况。从装配机类型上讲，单工位装配机与多工位装配机是不同的。一般地三个以下零部件的装配可以在单工位装配机上完成，超过三个以上的零部件装配则在多工位装配机上完成。循环时间，驱动能类型以及运动设计都受产量的制约。

因此设计装配机时要考虑以下功能：

2.3.1 主要运动，如输送系统的驱动，处理装置的X-Y运动，和检查装置的行程等。这些主要运动可由下面方式获得：

通过开关，凸轮和杠杆机构实现的电机驱动、气动、液动

2.3.2 辅助运动，如零件夹持，夹具运动，零件分离，定心，控制动作和剥离动作等，可由下面的方法获得：

机械的，如凸轮和杠杆机构

电动机械，如电磁铁、气动

2.3.3 信号的发生，评估和测定，如询问现有零件是否正确就位，或操作是否已完成并已获得具体参数值。

当询问的结果是否定的，就必须引入辅助操作，并根据以下的优缺点进行捡选；电气、电子、气动、液动为达到功能要求亦可采取联合使用形式。

连接板动铁芯组件装配机设计方案：连接板由螺旋给料器上料，自动装配机将连接板插入动铁芯中，并且将动铁芯及连接板插入支架中。

其工作图可以参考相关表格

方案一：动铁芯由直角坐标机械手抓入传送带上料，连接板由螺旋给料器上料。动铁芯由推料气缸推到固定位置，连接板送料隔料气缸接收到传感器传来的信号运动而隔料连接板继续下料。连接板插入气缸运动使连接板插入动铁芯内，经检验合格由顶部压入气缸压入装配点。触头支持件由直角坐标机械手抓入传送带，送至装配点，经推入气缸将动铁芯连接板组件推入支架中，并落到下一个工位，由推出隔料气缸将触头动铁芯组件推入传送带至下一个工序。此方案需十一个气缸，一个连接板给料器。

方案二：连接板由螺旋给料器上料，通过直角坐标机械手抓取，插入传送带上的动铁芯，经检验连接板装配合格后，再通过直角坐标机械手抓取至装配点，触头支持件由直角坐标机械手抓入传送带，送至装配点，由推入气缸推入与动铁芯组件进行配合最后通过推出隔料气缸将连接板动铁芯组件推入传送带至下一个工序。此方案需八个气缸，一个连接板给料器。

该装配机的设计应从全方位着手，既兼顾每道工序的特点，又从全局着手，均衡每道工序的自动化特点，合理分配资源。方案一自动化程度稍次于方案二，但操作简单、成本低、便于推广选用。方案二多采用了机械手，且对机械手的抓取位置有了较高的要求，使装配机的成本大大提高了，接触器的价格也提升了。相比之下，无论考虑经济性还是实用性，方案一都比方案二可行。对现场环境要求：

A环境湿度：0～45℃

B相对湿度：20-90%RH

C电源：单相220V；电压波动范围：+10%-10%

D频率：50HZ；容量：10KVA

E压缩空气：5kgf/cm;压力波动范围：+10%-10%

[1]左全璋.交流接触器设计[J].电气开关，2009（03）.

[2]谢诚.自动装配中的气动检验工具[J].工具技术，2010（06）.