戶 凱，馬貴斌，陳玉成，陳明山，魏 寶

(1.中航光電科技股份有限公司;2.空軍駐洛陽地區(qū)軍事代表室)

直接插件自動成組裝配技術(shù)的研究與應用

戶 凱1，馬貴斌2，陳玉成1，陳明山1，魏 寶1

(1.中航光電科技股份有限公司;2.空軍駐洛陽地區(qū)軍事代表室)

通過對某系列型號高密度直接插件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和裝配工藝的分析，研發(fā)出一項自動成組裝配技術(shù)，可實現(xiàn)同一高度孔位上接插件的自動成組裝配。該技術(shù)的應用，最大程度降低了勞動強度，數(shù)倍甚至數(shù)十倍提高生產(chǎn)效率，并保證了產(chǎn)品裝配的質(zhì)量一致性，具有較大的推廣應用價值。

直接插件;多滑道振動盤;自動成組;裝配應用

1 連接器裝配水平概述

目前，國內(nèi)有數(shù)百家性質(zhì)不同、規(guī)模迥異的連接器企業(yè)，絕大多數(shù)企業(yè)的裝配模式整體上大同小異，都是依靠手工裝配為主導的生產(chǎn)模式。這種經(jīng)營模式的優(yōu)點之一是適合多品種、小批量的市場需求，在一定程度上降低了企業(yè)的固定資產(chǎn)投入，增加了流動資金數(shù)額，有利于企業(yè)的生存發(fā)展，但同時存在質(zhì)量過程不易控制、裝配效率因人而異、人工勞動強度大、不利于人員職業(yè)健康等缺點，特別是對于批量大、裝配工作量大的產(chǎn)品而言，這種手工作業(yè)的經(jīng)營模式讓企業(yè)顯得力不從心，唯有靠增加勞動力這一人海戰(zhàn)術(shù)來滿足市場需求的同時，企業(yè)的利潤卻在相對下降，尤其是生產(chǎn)大批量的高密度接插件連接器，從長遠來看，是與社會發(fā)展、市場和企業(yè)自身盈利的需求不相適應的。所以，不斷提升裝配水平是企業(yè)立足市場競爭的重要因素，而達到這一目的的重要手段之一就是實現(xiàn)裝配技術(shù)的創(chuàng)新。

高密度直接插件連接器是一種常見的連接器，其顯著的結(jié)構(gòu)特點是接插件體積小、數(shù)量多、密度大，手工裝配時工作量大，生產(chǎn)效率低下，人力成本投入大。結(jié)合產(chǎn)品特點，若能研發(fā)一種全新的、先進的裝配技術(shù)來完成該類連接器的生產(chǎn)裝配，對企業(yè)而言，將是一件意義重大的事情。

2 直接插件自動成組裝配技術(shù)研究及應用

2.1 自動成組技術(shù)的研究

2.1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析

某系列型號的連接器產(chǎn)品需要用到大量的直接插件，密度大、體積小、數(shù)量多是該系列型號產(chǎn)品的顯著特點，且絕緣體派生尺寸較多，但對整個系列產(chǎn)品而言，具有規(guī)律可循:絕緣體形狀規(guī)則，孔位呈N1XN2矩陣式分布(N1≤N2，假定N1為同一高度內(nèi)的孔位數(shù))，(孔間距僅dXd)，都使用同一種規(guī)格的直接插件。需要用到的接插件數(shù)量少則幾十個，多則達數(shù)百個;接插件體積較小，最大處直徑1.3mm，最小處直徑僅0.45mm。

2.1.2 研究過程

2.1.2.1 工藝現(xiàn)狀及動作流程分析

某系列型號的裝配，目前靠手工完成裝配:手工將接插件逐個放入絕緣體孔內(nèi)，然后再使用手扳壓力機逐個將接插件壓裝到絕緣體內(nèi)。由于沒有裝配工裝可用，裝配效率低下，勞動強度大，同時壓裝力度因人而異，產(chǎn)品一致性較差。

2.1.2.2 思路分析

結(jié)合產(chǎn)品特點，是否可以將接插件自動分組，分組后再一組一組的整體進行裝配呢?這樣就可以一次性裝入多個接插件，裝配效率將得到數(shù)倍的提升。為了實現(xiàn)直接插件自動成組的目的，首要考慮的問題是如何將多個直接插件整齊有序排列，并且其間距要和絕緣體各排孔位間距及各排內(nèi)孔位數(shù)量(N1)一一對應，需要實現(xiàn)將XX系列產(chǎn)品的6個直接插件按小端朝前、孔間距按d均布的方式排列成組，在這個前提下才有可能實現(xiàn)將6個已成組排列的直接插件一次性強裝到絕緣體內(nèi)同一高度的全部孔內(nèi)。

2.1.2.3 方案研究

目前在制造業(yè)中，振動盤制作技術(shù)已日趨成熟，考慮利用該技術(shù)實現(xiàn)直接插件的自動成組排列。在嘗試運用振動盤技術(shù)的過程中，經(jīng)數(shù)次試驗得知，直接插件被輸送時，大端和小端朝前的幾率基本一樣，約50%，而我們需要的最終狀態(tài)是讓零件以小端朝前的方式進行輸出。根據(jù)零件自身結(jié)構(gòu)特點，由振盤直接將其按整理未小端朝前的狀態(tài)不易實現(xiàn)，而全部按大端朝前的狀態(tài)輸出則比較容易實現(xiàn)。經(jīng)過對振動盤不斷完善改進，最終將直接插件按大端朝前的狀態(tài)輸出，最多可以同時輸出9個直接插件，大端朝前的幾率達到100%。

某系列型號連接器產(chǎn)品單排孔位數(shù)在6～9之間，因此振盤上同時需要制作9個輸送料道。但將9個輸送料道制作在同一個振動盤上，一是振動盤體積大，二是各個輸送料道的輸出效率差異過大(物料越少，差異就越大;距離振動盤中心越近，輸出效率就越低)，三是需要較多的物料才可以保證各個輸送料道的輸送效率基本平衡(放置在振動盤中的直接插件至少要比實際需求數(shù)量多50%以上各料道的輸送效率才基本平衡，這實際生產(chǎn)應用帶來不便)。因此，只有解決或改善以上三個問題，才可能滿足實際需要。

2.1.2.4 方案優(yōu)化

某系列型號產(chǎn)品，絕緣體內(nèi)單排孔位數(shù)在6～9之間;通過前期振動盤試驗已知，料道數(shù)量越多造成的各料道輸出效率差異就越大。因此，如果將一個振盤分解為兩個振盤，只需要將兩個振盤的滑道可靠地拼在一起，這樣既解決了因振盤盤體過大需要追加過多零件的問題，同時因振盤內(nèi)料道個數(shù)的減少，也縮小了料道之間輸出效率的差異，有利于提高直接插件成組的效率，從而振動盤方案得到優(yōu)化，其效果如圖1所示。

圖1 優(yōu)化后的振動盤方案

2.2 自動成組配技術(shù)的研究及應用

2.2.1 總體方案思路

利用已知的自動成組技術(shù)實現(xiàn)直接插件的自動成組裝配。

首先，鑒于某系列型號產(chǎn)品使用到的直接插件無法按裝配需要的狀態(tài)直接被輸出，需要將直接插件方向調(diào)轉(zhuǎn)成裝配所需要的狀態(tài)，同時需要將直接插件整理，以使其按絕緣體孔位間距排列輸出;

其次，由于直接插件自身結(jié)構(gòu)原因，小端有可能插入大端的孔內(nèi)，阻礙自動成組裝配的實現(xiàn)，必須保證相鄰直接插件之間在被調(diào)向或裝配時不能出現(xiàn)該種情況;

最后，在裝配過程中，必須準確判斷已成組的直接插件的數(shù)量是否達到要求，只有達到要求后才可以進行裝配。

簡要的方案流程如圖2所示:

圖2 方案流程

2.2.2 方案實施過程

依據(jù)總體構(gòu)思，最終目標是研制一臺應用自動成組裝配技術(shù)的自動裝配機，實現(xiàn)某系列型號產(chǎn)品的自動裝配，其主要結(jié)構(gòu)功能如下:

2.2.2.1 上料機構(gòu)(圖1)

運用如前所述自動成組方案結(jié)構(gòu)即圖1所示振動盤方案結(jié)構(gòu)，將直接插件按大端朝前的狀態(tài)進行輸出，實現(xiàn)自動上料。

2.2.2.2 前端檢測和阻斷機構(gòu)

該兩機構(gòu)緊位于前端整理機構(gòu)末端，前端檢測機構(gòu)起到對直接插件數(shù)量進行識別，當滿足一定數(shù)量要求時阻斷機構(gòu)動作，阻斷后續(xù)直接插件繼續(xù)前行，并保證直接插件順利成組。

2.2.2.3 調(diào)向、脫離機構(gòu)(圖3)

該機構(gòu)功能為:使與成組零件相鄰的直接插件不妨礙成組直接插件角度的調(diào)整;當前端檢測機構(gòu)檢測到一定數(shù)量的直接插件時，調(diào)向氣缸縮回，帶動齒條做直線運動，齒輪則進行旋轉(zhuǎn)運動，當氣缸活塞桿運動到理想位置時，成組的直接插件被翻轉(zhuǎn)調(diào)整到角度α，為下一機構(gòu)可靠運行提供保障。

圖3 調(diào)向、脫離機構(gòu)

式中，L為氣缸實際使用的行程長度;

m為齒輪模數(shù);

z為齒輪齒數(shù)。

2.2.2.4 后端檢測和阻斷機構(gòu)

該機構(gòu)主要是對直接插件進行二次自動成組，為自動裝配做充分的準備。后端數(shù)量檢測傳感器對直接插件數(shù)量進行檢測，滿足數(shù)量需求條件后，阻斷機構(gòu)的氣缸帶動阻斷壓塊向下運動，阻斷后續(xù)直接插件前行，同時壓緊氣缸帶動壓緊塊向下運動，將直接插件壓緊，后由上移氣缸將直接插件送到指定高度，為自動裝配做好最后一步做準備即直接插件二次自動成組，并將直接插件保持在待裝配位置。

2.2.2.7 成組裝配機構(gòu)(圖4)

既定數(shù)量的直接插件處于待裝配位置后，強裝氣缸帶動推塊安裝板，間接帶動強裝推塊前行，推塊將直接插件頂入絕緣體，完成裝配，直接插件裝入絕緣體的深度可有限位塊進行調(diào)節(jié)限制。

2.2.2.8 裝配模塊

由于產(chǎn)品絕緣體每排孔位數(shù)量不同，已成組待裝配的直接插件的數(shù)量又必須和每排孔位數(shù)一一對應，因此需要制作多種裝配模塊，并與不同孔位數(shù)的絕緣體對應，以滿足多種產(chǎn)品 的自動成組裝配需要。而要更換這些模塊，僅需通過裝配模塊上的兩個安裝孔即可實現(xiàn)快速更換，十分便捷。

圖4 成組裝配機構(gòu)

2.2.2.9 伺服移位機構(gòu)

該機構(gòu)主要包含兩個功能，即絕緣體夾緊定位和絕緣體坐標移位功能。絕緣體卡槽可以滿足某系列型號絕緣體的裝夾定位，裝入后由夾緊氣缸將絕緣體夾緊，使其在卡槽內(nèi)可靠定位;當?shù)谝唤M直接插件被裝入絕緣體孔內(nèi)后，伺服電機帶動滾珠絲杠運動，將卡槽和其內(nèi)的絕緣體一同向上移動一個固定的距離，實現(xiàn)第二組直接插件的成組裝配，直到絕緣體所有孔位裝配完畢。

經(jīng)制造、裝配和調(diào)試后，最終實現(xiàn)了直接插件的自動成組裝配，并取得了良好的應用效果，裝配效率隨絕緣體單排孔位數(shù)的增加而增大。

3 結(jié)論

通過某系列型號產(chǎn)品的研究，掌握了直接插件的自動成組技術(shù)，并將該技術(shù)成功應用于實際生產(chǎn)當中，降低勞動強度的同時，使得該系列型號產(chǎn)品的生產(chǎn)效率得到大幅度提高，而且隨著絕緣體單排內(nèi)孔位數(shù)的增加，其效率提高的倍數(shù)越大。

連接器中還有許多其它的直接插件或彎接插件，該技術(shù)在行業(yè)內(nèi)具有很大的應用空間，具有很大的推廣和實用價值，值得我們繼續(xù)探索，完善和創(chuàng)新。

10.3969/j.issn.1000－6133.2013.02.001

TN784

A

1000－6133(2013)02－0009－03

2013－01－16

研究與設(shè)計