耳机插头注塑自动化装置的开发

辛元发

（深圳市冠旭电子股份有限公司，广东 深圳518000）

近年来，我国塑料机械工业的飞速发展，年增长率在逐年提升，成为我国机械行业中增长最快的产业之一。目前，虽然我国生产的塑料加工机械基本可满足国内的生产需要，但与世界先进水平相比我国塑料加工机械在产品质量稳定性、产品精度，特别是自动化程度等方面还有一定的差距。针对这种不利的发展背景，发展以耳机插头产品为代表的高效注塑自动化设备与控制系统已经势在必行。先针对某一种耳机注塑产品开发出对应的自动化设备，试制成功后再扩展到其他注塑产品，从而提高注塑生产效率。耳机插头注塑自动化装置具有很强的研究价值和市场利用价值，此自动化生产装置开发成功后将有望在稳定塑料产品质量、降低废品率、节约生产成本的同时，增强企业的竞争力。

1 耳机插头注塑工艺现状

现在在售的耳机插头前端材料大多数为铜，注塑部分材料为PVC工程塑料。由于生活中人们对耳机的广泛使用程度，大部分耳机插头的前端容易脱落。而且现在的耳机在生产中主要存在以下问题：当下各耳生产商在耳机的生产过程中，所有工序均为手工操作，一模两件，生产效率低，劳动强度较大生产中使用的装置相对落后;再者，手工操作中极容易产生不可避免的误差，使插头的尺寸精度无法达到预定要求影响耳机的使用寿命;其次、生产产品缺陷较多，特别是铜针压花、压线、杂物、黑底、起鼓、缺胶等现象最为常见，这样就会使耳机生产中产生很多不必要的原材料浪费迟滞企业的发展速度。因此，在自动化改造中，需要首先解决生产效率低及废品率高等主要问题［1］。

2 耳机的机械结构设计

为使耳机插头的铜针插入模条炮筒而不会出现脱落现象，首先在炮筒内设计一处压紧装置，利用铜针的斜面使耳机插头的铜针得到有效定位，并可以承受一定的外界因素扰动。对于执行元件，由于生产商在注塑机周围布置了压缩空气管道，而当前被广泛使用的空气压缩装置所需的驱动力不足，不足与为耳机线和耳机插头压制过程中所需要的压力。故可直接采用气缸作为执行元件。每个气缸配置两个磁性开关用于检测气缸的运动位置，方便后续电路的部分控制。为实现模条运动的平稳性与定位的准确性，在每个气缸上均安装油压缓冲器，并使用导轨滑块，降低装置在运行时的阻力，同时也起到滑块运动的导向作用。模条移动机构共有5个气缸，用于控制两个模条的左右、升降、前后动作。其中，横移缸控制两个模条同时左右运功，升降缸控制模条的上下运动，进退缸控制模条的前后运动，这样能使模条正确地运动到与模具对应的位置。对于模条移动装置，采用两个模条分别注塑，同时设置两个工位。一号模条在注塑时，二号模条可进行耳机插头的装入工作，这样可优化耳机生产的加工工序，提高耳机的生产效率［2］。

2.1 耳机插头注塑自动化装置整体效果

经运动模拟和干涉检测证明，耳机插头注塑自动化装置的三维模型装置运动正常、流畅。有了自动化耳机插头注塑装置，让耳机的生产效率得到了一定的提高［3］。图1是经加工、组装后的装置实物图。

图1 自动化装置实物图

2.2 电路及控制系统介绍

电路系统的开发主要是针对直线运动机构，该机构在工作时，运用多个双作用气缸，使模条和线梳按给定的路径循环动作。通过对运动要求、注塑机通信和检测气缸运动位置的分析和研究，总共预算下来本自动化耳机注塑设备一共需要32个输出点和输入点。考虑到注塑用设备的工作环境，所以在此设备的电路控制系统采用单片机作为控制核心。

接下来就单片机的工作原理作出介绍，单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成。单片机自动完成赋予它的任务的过程，即一条条执行的指令的执行过程，所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来，这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的，一条指令对应着一种基本操作；单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。为使单片机能自动完成某一特定任务，必须把要解决的问题编成一系列指令这一系列指令的集合就成为程序，程序需要预先存放在具有存储功能的部件从而得到执行［4］。图2是基于单片机的硬件控制结构图。

图2 单片机的硬件控制结构图

3 改进结果分析

耳机插头自动化注塑装置通过在现场进行的生产试运行发现，注塑过程中设备运行稳定。使用本套自动化设备，将插拔模具和理线等准备时间由7s缩短到2s，且由单工位一模两件作业拓展到双工位一模六件同时作业，由此能在保证成品率不低于98%的条件，使该耳机插头注塑生产效率得到显著提高。同时降低工人的劳动强度。这种多功能复合模具注塑自动化机构，不仅适用于插头类带线产品高效率、优质的自动化注塑生产，还适用于带刚性金属镶嵌件与软质线材的复合材料产品的注塑成形。在今后的耳机制造产业上具有广阔的应用前景。