一种硬盘消音片贴合的自动化方案

摘要：文章针对硬盘行业对消音片贴合存在的广泛需求，从工艺制定、运动原理、具体结构、设计注意事项、安装调试五个维度分享了自己的解决方案，希望能够对相关从业者带来一些借鉴或启发。

关键词：消音片;贴合;硬盘 （HDD）;机械硬盘;固态硬盘（SSD）

随着云计算的广泛应用，以及5G、物联网、人工智能、大数据等带来的全新发展，全球正在形成一个以数据为核心的生态圈，企业级用户对于数据存储的大容量需求愈加明显。即便SSD可以发挥出Flash性能上带来的应用加速，但是大量的视频、音频、图片等数据存储依然需要成熟稳定、成本更优的HDD企业级大容量硬盘来支撑。特别是在生物识别、基因测序等医疗大数据领域，HDD硬盘在保障企业数据生命周期上，拥有过硬的寿命，也有存储容量与成本价格上的综合优势。面临全球企业用户数字化转型的关键时期，HDD硬盘技术的日臻成熟与创新不断，市场增长未衰反兴，特别是在中国市场，呈现出双位数的年增长，HDD加工工艺及技术也受到越来越多从业者的关注。

在HDD加工过程中，在完成磁头、碟片、上盖的封装后，为了避免磁盘电机旋转引起共振导致噪音，须在硬盘盖上表面粘贴消音片。如何实现这个目的呢？笔者凭借着在夹具设计及自动化领域多年的设计经验，给出了一个解决方案。实践证明，这一方案是成功的，它结构简单，成本低，效率高，稳定可靠，对工件没有伤害，特别适合HDD行业大规模生产使用。

如下图一所示，消音片形状复杂，反面粘有胶贴，工人要将胶贴外面的一层硬纸膜撕掉，再将其粘贴到硬盘的凹槽内。可以想象手工粘贴操作单调枯燥，劳动强度大，效率低，精度和质量无法保证，难以满足大规模生产需要，再加上目前在珠三角和长三角一带持续发酵的用工荒，基本决定了自动化是此工艺唯一可行的方案。

那具体用什么机构去实现呢？如下图二所示，用两个反向旋转的转盘加一些简单常用的机构就可实现，方便快捷。

转盘1主要是通过DD马达带动硬盘转动到下一个工位，较简单，此处略过。如图三所示，转盘2下表面间隔90度装有4组消音片吸附机构，每组2个。转盘2装在DD马达上，DD马达通过过渡安装板装在顶升气缸上，气缸装在机器大板上。

下面讲转盘2部分每一工位的设计要点：

消音片上料工位：如图四所示，转盘3上有四个消音片盒，分前后两组，每组两个，每盒可以装500片。转盘3上对应每个消音片盒的中心开有一个方形孔，齿条升降马达可以从此孔中伸出推动消音片每次上升0.65mm（一片消音片的厚度），从而达到进给目的。如盒中的消音片取完后，盒底的感应器发信号，旋转气缸转动180度，将空的一组转出，装满消音片的一组转进，。工人可以将空的一组盒子侧面的挂钩向上打开，手握手柄将盒子前上部分沿铰链向外打开，方便加装新的消音片。注：1）. 马达侧的一组实际上是安装在机器内侧，另外一组是工人操作侧。2）.为了将消音片全部进给，齿条悬臂伸出较长，为了加强其刚度，在每个齿条下部增加一条导轨导向。3）.由于消音片硬纸膜带有静电，有时转盘2下去吸时会带起1片。为了避免这种情况的发生，可以安装两离子风机对着要吸的消音片吹气，以消除静电。

消音片拍齐工位：此工位动作比较简单，主要是转盘2旋转90度，顶升气缸下降，吸嘴真空释放，本工位升降气缸下降，四爪气缸带动X/Y拍齐块向中心运动，消除消音片的位置误差。升降气缸上升，四爪气缸打开，转盘2上吸嘴吸住消音片，顶升气缸上升，转盘2转到下个工位。

消音片撕膜工位：如图五所示，转盘2转到撕膜工位时停止，顶升气缸下降，前后气缸带动其两侧的两个气爪伸出，气爪夹紧消音片上的硬纸膜，马达逆时针旋转，带动整体沿消音片对角线的方向将薄膜撕下，撕下的薄膜掉入下面的废料盒中。上夹紧爪和下夹紧爪安装在气爪上，其夹紧面做成齿形面以增大对消音片上硬纸膜的夹持力，下夹紧爪有孔，孔中安装感应器来感知夹紧时是否有硬纸膜，没有就报警。撕下硬纸膜后，转盘2上升，转到下一个工位-----粘贴工位。

消音片粘贴工位：转盘2转到粘贴工位时停止，顶升气缸下降，消音片吸附机构上的两个消音片被粘贴到硬盘上表面。吸嘴真空释放，顶升气缸升起，完成整个循环。注意此处在粘贴压力下，转盘1可能变形，为提高转盘1刚度，在转盘1下面安装有两组滚动轴承。由于此工序直接关系到消音片的贴合质量，下面重点讲解消音片吸附机构的结构。如图六、图七所示，安装底板固定在转盘2的下平面上，导向板通过4个轴1、4个关节轴承、4个弹簧1套在安装底板上，其可以在弹簧1的作用下上下浮动，也可以绕轴1有微小角度转动，以便消除此粘贴机构和硬盘上表面之间可能的平行度误差。每个传压板通过2个直线轴承和轴2固定在导向板上，轴2上的弹簧顶在转盘2的下表面上，使传压板在受到压力的情况下可以压缩，弹簧胶用沉头螺丝固定在传压板上，4个真空吸嘴固定在传压板上。消音片吸在吸嘴上，当粘贴时消音片受到压力，弹簧1压缩，导向板上浮带动吸嘴后退直到消音片接触到弹簧胶。此时弹簧1/弹簧2同时压缩，当弹簧压缩到一定程度，限位螺钉将碰到HDD的支承板上，额外的压力将通过此螺钉传到导向板上，而不再作用在硬盘上，这就保证不会对硬盘造成伤害。

此机构（指带此机构的机器）使用前后的收益对比：

可见此机构虽小，却质量可靠，效率高且适应范围广，在工业生产上有广阔的应用前景。

参考文献：

《机械设计手册》、《机械制造工艺与机床夹具》、《可编程序控制器与工业自动化系统》、《实用公差与配合技术手册》、2015中国版《MISUMI  FA工厂自动化用零件》、《SMC—Best Pneumatics》、《HIWIN 产品型录》、《松下A5II系列中文选型手册》、《Shinano Motor产品目录》、《Omron微型光电传感器样本》。

作者簡介：

程丙坤（1969 —），男，汉族，湖北省天门市人，高级工程师，大学本科学历，目前研究方向为机器换人或自动化设备开发设计与研究。