电器盒自动装配技术的探讨

胡斌

广东美的暖通设备有限公司 广东佛山 528311

摘要：本文首先分析电器盒组装技术，通过采用自动化成线生产方式代替人工工序，探讨电器盒自动装配的可行性及解决方案，最后电器盒自动装配技术具有较好的实施效果及应用。

关键词：电器盒；自动化；装配技术

1.电器盒组装技术分析

（1）通过对电器盒组装段结构工序进行分析，得出电器盒组装工艺都包括了以下程序：第1人在散热器上剝贴矽胶片→第2人进行刷涂散热膏→第3人安装散热器及锁螺钉→第4人安装PCB板→第5人预打模块螺钉→第6人预紧模块螺钉→第7人锁紧模块螺钉→第8人锁主板螺钉等，这些均有共同点。

（2）设备工艺布局优化分析：为提高非标自动化设备的成功率和可靠性，优先考虑工序分解满足关键工艺设备的自动化要求；为满足生产要求，需考虑采用自动化成线生产方式替代人工工序间传送；为了均衡各自动化工序节拍，需分解某些复杂的手工工序（如将第3人装

散热器和锁螺钉工序分为装散热器工序和固定散热器工序）；为替代人工检验工序，需考虑在某些重要工序后进行设备自动检验（即NG品的自动剔除）；最后自动化线体规划还要考虑到工序前后的接驳。

2.电器盒自动装配技术的目标

（1）自动化目标：实现电器盒注塑件（A）、散热器（B）、矽胶片（C）、散热膏（D）、PCB主板（E）和螺钉（F）等零部件的自动化装配。

（2）生产目标：联机生产同一种产品的单个节拍时间≤13s/件。

（3）质量目标：设备整体自动化装配的质量合格率要求≥99.1%（去除人工误操作因素），且最后一道工序（合格品的取出）为100%的合格品。

3.电器盒自动装配的解决思路和方案

为实现以上目标，分解和制定了以下自动化实施方案进行评估验证过程。

3.1 规划设计电器盒自动装配线的整个工艺布局可行性方案

具体生产线流程如下：

电器盒工装自动上线→第1人将电器盒外壳和主板放置到电器盒工装上→自动贴矽胶片（辅线）第2人批量放置散热器到输送线上→机械手抓取散热器放置到电器盒工装上→自动刷涂散热膏→机器人自动装配散热器→自动拧螺钉固定散热器→不合格品（NG）自动取出工位→第2人取PCB板装配到电器盒上→自动预打主板散热器上的5个M3螺钉→自动预紧主板散热器上的5个M3螺钉→自动锁紧主板散热器上的5个M3螺钉→自动拧主板上的1颗ST4.2×9.5TB的螺钉→不合格品（NG）自动取出→电器盒部件（合格品）自动出料到接驳皮带线上（同时电器盒外壳工装自动返回）→电器盒部件（合格品）进入人工接线工位

3.2 部分重要工序的自动化可行性解决方案

3.2.1 电器盒自动传送定位解决方案

（1）为满足生产线连续多工位自动化装配要求，将电器盒工装的主体结构设计为工装板形式，为保证工装板的强度和刚度，减轻重量和考虑到易切削加工性、导电性和防静电要求，传送工装主体采用铝合金（6063）压制钢板。

（2）为保证设备传送过程中的精度，保证输送工装的耐磨性，采用镶边形式。

（3）与输送倍速链条滚轮接触的工装板两侧底部采用调质中碳钢（40Cr）镶边，以主体工装主体不被链条的滚轮磨掉。

（4）在工装定位过程中，与输送线上阻挡器接触的工装板前后两侧，采用调质中碳钢（40Cr）镶边，以防止工装板前端被阻挡器上端滚轮碰花、划痕而精度失效。

（5）为保证工装板传送过程中的精确定位，采用的先是阻挡器粗定位，再进行定位销和定位套（工装板上镶入定位套）的精确定位方式。具体流程为：接近传感器检测工装板到自动化工位→阻挡气缸上升→阻挡气缸上的滚轮挡住工装板前端U型槽口→升降气缸通过导柱导

套带动定位销（通过圆柱销（1个）和菱形销（3个）组合定位原理）插入工装板上相应的定位套中→上升到位（采用机械限位，使工装板每次均升到同一高度，不受链条磨损影响）→实现工装板的精确定位。

3.2.2 自动装配散热器解决方案（5ST），自动化流程如下：

（1）工装到达以后，通过付加在工装下部的检出跟踪器，接近开关将变成ON，确认工装到达；

（2）工装被确认到达后，工装的定位销将上升，将工装固定于指定的位置（定位销有4支）；

（3）散热器安装到电气盒的卡扣部，如上图那样，将散热器倾斜，嵌入卡扣按押进去，然后将散热器垂直插入即安装完成；

（4）安装完成后，安装工装的指定的位置；

（5）安装确认，若是Power Box的Hand侧的2支浮动Pin能设置安装正确认的话，Pin上升，近接Sensor能确认移动安装；

（6）安装完了后的散热器 Hand，Unchuck后，返回至指定位置；

（7）电气盒用Hand也将Unchuck，返回指定位置；

（8）set完了后，治具pallet定位pin下降，治具pallet通过链式输送带搬送至下一工位。

3.2.3 模块自动打螺钉1解决方案（9ST），自动化流程如下：

（1）工装到达以后，通过付加在工装下部的检出跟踪器，接近开关将变成ON，确认工装到达；

（2）工装被确认到达后，工装的定位销将上升，将工装固定于指定的位置（定位销有4支）；

（3）拧螺丝将分3段进行，首先螺丝到位前高速，低扭力进行。数显伺服电动螺丝批可以自由设定扭力和分段拧螺丝。拧紧扭力在0.03N·M～0.2N·M间可调节。

（4）有关于螺丝拧紧时的检查，螺丝有无的检出，浮起检出，滑牙（螺纹不良）检出，依各类检出判断其OK，NG。NG的时候，搬送工装上的NG FLAG会被推出，下一工序开始的作业不实施，NG品由NG取出部取出。

（5）拧完螺丝后，工装定位销下降，工装通过链式输送带送至下一工位。

4.电器盒自动装配技术实施的效果（如表1）

表 1 电器盒自动装配技术实施的效果

5.电器盒自动装配技术的应用总结

（1）此次高精尖非标自动化设备研发，是一次大的设计理念洗礼，方案从设计、工艺源头进行了剖析，对结构和部分定位尺寸做了很多标准化的优化改善以适应设备自动化要求，不仅减少了产品的种类，减少了自动化产品切换时间，更多的是提高了产品的一致性，使不同批次产品做到了通用互换性。

（2）通过此次高精尖非标自动化设备研发，不仅突破了多项核心技术，更多的是掌握了很多未知非标设备研发的严谨性，进一步优化了非标设备研发流程。

（3）设备非标研发过程跌宕起伏，虽历经了20余次调研和试验分析，自动化工艺布局方案审定、结构改进评审、产品结构改善、自动化工艺参数确定、工艺质控评审、安全评审、生产试用评审等工作，也通过现场长时间的蹲点，反复观察问题点发生，不断对问题点进行总结，不断商对解决方案进行了多次长时间的生产验证，最终达到了预期目标。

参考文献：

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[2]王小牧.西门子PLC在底火成品自动装配线中的运用[J].机床电器，2006（04）.

[3]孟宪源，姜琪 编著.机械构型与应用[M]. 北京：机械工业出版社，2004.