辛元發(fā)

（深圳市冠旭電子股份有限公司，廣東 深圳518000）

近年來(lái)，我國(guó)塑料機(jī)械工業(yè)的飛速發(fā)展，年增長(zhǎng)率在逐年提升，成為我國(guó)機(jī)械行業(yè)中增長(zhǎng)最快的產(chǎn)業(yè)之一。目前，雖然我國(guó)生產(chǎn)的塑料加工機(jī)械基本可滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)需要，但與世界先進(jìn)水平相比我國(guó)塑料加工機(jī)械在產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、產(chǎn)品精度，特別是自動(dòng)化程度等方面還有一定的差距。針對(duì)這種不利的發(fā)展背景，發(fā)展以耳機(jī)插頭產(chǎn)品為代表的高效注塑自動(dòng)化設(shè)備與控制系統(tǒng)已經(jīng)勢(shì)在必行。先針對(duì)某一種耳機(jī)注塑產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化設(shè)備，試制成功后再擴(kuò)展到其他注塑產(chǎn)品，從而提高注塑生產(chǎn)效率。耳機(jī)插頭注塑自動(dòng)化裝置具有很強(qiáng)的研究?jī)r(jià)值和市場(chǎng)利用價(jià)值，此自動(dòng)化生產(chǎn)裝置開(kāi)發(fā)成功后將有望在穩(wěn)定塑料產(chǎn)品質(zhì)量、降低廢品率、節(jié)約生產(chǎn)成本的同時(shí)，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

1 耳機(jī)插頭注塑工藝現(xiàn)狀

現(xiàn)在在售的耳機(jī)插頭前端材料大多數(shù)為銅，注塑部分材料為PVC工程塑料。由于生活中人們對(duì)耳機(jī)的廣泛使用程度，大部分耳機(jī)插頭的前端容易脫落。而且現(xiàn)在的耳機(jī)在生產(chǎn)中主要存在以下問(wèn)題：當(dāng)下各耳生產(chǎn)商在耳機(jī)的生產(chǎn)過(guò)程中，所有工序均為手工操作，一模兩件，生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度較大生產(chǎn)中使用的裝置相對(duì)落后;再者，手工操作中極容易產(chǎn)生不可避免的誤差，使插頭的尺寸精度無(wú)法達(dá)到預(yù)定要求影響耳機(jī)的使用壽命;其次、生產(chǎn)產(chǎn)品缺陷較多，特別是銅針壓花、壓線(xiàn)、雜物、黑底、起鼓、缺膠等現(xiàn)象最為常見(jiàn)，這樣就會(huì)使耳機(jī)生產(chǎn)中產(chǎn)生很多不必要的原材料浪費(fèi)遲滯企業(yè)的發(fā)展速度。因此，在自動(dòng)化改造中，需要首先解決生產(chǎn)效率低及廢品率高等主要問(wèn)題［1］。

2 耳機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為使耳機(jī)插頭的銅針插入模條炮筒而不會(huì)出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，首先在炮筒內(nèi)設(shè)計(jì)一處壓緊裝置，利用銅針的斜面使耳機(jī)插頭的銅針得到有效定位，并可以承受一定的外界因素?cái)_動(dòng)。對(duì)于執(zhí)行元件，由于生產(chǎn)商在注塑機(jī)周?chē)贾昧藟嚎s空氣管道，而當(dāng)前被廣泛使用的空氣壓縮裝置所需的驅(qū)動(dòng)力不足，不足與為耳機(jī)線(xiàn)和耳機(jī)插頭壓制過(guò)程中所需要的壓力。故可直接采用氣缸作為執(zhí)行元件。每個(gè)氣缸配置兩個(gè)磁性開(kāi)關(guān)用于檢測(cè)氣缸的運(yùn)動(dòng)位置，方便后續(xù)電路的部分控制。為實(shí)現(xiàn)模條運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性與定位的準(zhǔn)確性，在每個(gè)氣缸上均安裝油壓緩沖器，并使用導(dǎo)軌滑塊，降低裝置在運(yùn)行時(shí)的阻力，同時(shí)也起到滑塊運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向作用。模條移動(dòng)機(jī)構(gòu)共有5個(gè)氣缸，用于控制兩個(gè)模條的左右、升降、前后動(dòng)作。其中，橫移缸控制兩個(gè)模條同時(shí)左右運(yùn)功，升降缸控制模條的上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)退缸控制模條的前后運(yùn)動(dòng)，這樣能使模條正確地運(yùn)動(dòng)到與模具對(duì)應(yīng)的位置。對(duì)于模條移動(dòng)裝置，采用兩個(gè)模條分別注塑，同時(shí)設(shè)置兩個(gè)工位。一號(hào)模條在注塑時(shí)，二號(hào)模條可進(jìn)行耳機(jī)插頭的裝入工作，這樣可優(yōu)化耳機(jī)生產(chǎn)的加工工序，提高耳機(jī)的生產(chǎn)效率［2］。

2.1 耳機(jī)插頭注塑自動(dòng)化裝置整體效果

經(jīng)運(yùn)動(dòng)模擬和干涉檢測(cè)證明，耳機(jī)插頭注塑自動(dòng)化裝置的三維模型裝置運(yùn)動(dòng)正常、流暢。有了自動(dòng)化耳機(jī)插頭注塑裝置，讓耳機(jī)的生產(chǎn)效率得到了一定的提高［3］。圖1是經(jīng)加工、組裝后的裝置實(shí)物圖。

圖1 自動(dòng)化裝置實(shí)物圖

2.2 電路及控制系統(tǒng)介紹

電路系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)主要是針對(duì)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)在工作時(shí)，運(yùn)用多個(gè)雙作用氣缸，使模條和線(xiàn)梳按給定的路徑循環(huán)動(dòng)作。通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)要求、注塑機(jī)通信和檢測(cè)氣缸運(yùn)動(dòng)位置的分析和研究，總共預(yù)算下來(lái)本自動(dòng)化耳機(jī)注塑設(shè)備一共需要32個(gè)輸出點(diǎn)和輸入點(diǎn)。考慮到注塑用設(shè)備的工作環(huán)境，所以在此設(shè)備的電路控制系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制核心。

接下來(lái)就單片機(jī)的工作原理作出介紹，單片機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備構(gòu)成。單片機(jī)自動(dòng)完成賦予它的任務(wù)的過(guò)程，即一條條執(zhí)行的指令的執(zhí)行過(guò)程，所謂指令就是把要求單片機(jī)執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫(xiě)下來(lái)，這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對(duì)應(yīng)著一種基本操作；單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機(jī)的指令系統(tǒng)，不同種類(lèi)的單片機(jī)，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機(jī)能自動(dòng)完成某一特定任務(wù)，必須把要解決的問(wèn)題編成一系列指令這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預(yù)先存放在具有存儲(chǔ)功能的部件從而得到執(zhí)行［4］。圖2是基于單片機(jī)的硬件控制結(jié)構(gòu)圖。

圖2 單片機(jī)的硬件控制結(jié)構(gòu)圖

3 改進(jìn)結(jié)果分析

耳機(jī)插頭自動(dòng)化注塑裝置通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的生產(chǎn)試運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，注塑過(guò)程中設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。使用本套自動(dòng)化設(shè)備，將插拔模具和理線(xiàn)等準(zhǔn)備時(shí)間由7s縮短到2s，且由單工位一模兩件作業(yè)拓展到雙工位一模六件同時(shí)作業(yè)，由此能在保證成品率不低于98%的條件，使該耳機(jī)插頭注塑生產(chǎn)效率得到顯著提高。同時(shí)降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。這種多功能復(fù)合模具注塑自動(dòng)化機(jī)構(gòu)，不僅適用于插頭類(lèi)帶線(xiàn)產(chǎn)品高效率、優(yōu)質(zhì)的自動(dòng)化注塑生產(chǎn)，還適用于帶剛性金屬鑲嵌件與軟質(zhì)線(xiàn)材的復(fù)合材料產(chǎn)品的注塑成形。在今后的耳機(jī)制造產(chǎn)業(yè)上具有廣闊的應(yīng)用前景。