陳清化 丁小平

摘要：針對車輛制動電阻片包邊生產(chǎn)過程中人力成本高、質量控制難度大、生產(chǎn)效率低等問題，提出了一種電阻片智能包邊生產(chǎn)裝置的結構及其應用過程。通過機械手模塊參與電阻片在組裝模塊上自動送料與取料，同時實現(xiàn)自動壓裝功能，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。此種設計可為其他相關智能制造設備的改進優(yōu)化設計提供參考和借鑒。

Abstract： Aiming at the problems of high labor cost， difficulty in quality control， and low production efficiency in the production process of braking resistor piece edging， a structure and application process of an intelligent edging production device for resistor piece are proposed. The manipulator module participates in the automatic feeding and reclaiming of the resistors on the assembly module， and at the same time realizes the automatic press-fitting function， which improves the production efficiency of the product. This kind of design can provide reference and reference for the improvement and optimization design of other related intelligent manufacturing equipment.

關鍵詞：電阻片;包邊生產(chǎn);智能制造

Key words： resistor;edging production;intelligent manufacturing

中圖分類號：U260? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）15-0099-02

0? 引言

目前，國內外制造產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展階段，各類車輛的運營過程中需要消耗大量制動電阻片。又由于一般車輛載重大、啟停較多，如目前應用較多的動力集中型的內燃機車等車輛的載重非常大，剎車電阻片的消耗較大，對電阻片的質量和生產(chǎn)效率也提出了更高的要求。目前，車輛用的制動電阻片大多數(shù)為基礎金屬片兩側通過云母片隔開，然后再通過金屬板進行壓裝包邊。并且制動電阻片的生產(chǎn)過程基本都是人工操作完成，具體來說，云母片的放置、包邊的位置、壓裝的操作都需要人工來實現(xiàn)。這就容易出現(xiàn)云母片放置不到位、或者是包邊時壓力過大或過小，導致電阻片質量受損，最終影響電阻片產(chǎn)品在車輛上的安全應用。另外，隨著國內外消費市場的升級，車輛的需求數(shù)量大增，而當前人工操作的電阻片生產(chǎn)模式效率低下，無法應對急速增長的電阻片需求市場。有鑒于此，亟需尋求一種可以完全替代人工及其他局部設備的生產(chǎn)裝置和生產(chǎn)方法，以提高電阻片的生產(chǎn)效率。

關于電阻片國內外學者做過相關研究。如：黃海[1]等提出了一種新的電阻磨片工藝，并通過驗證得出此方式可以減少耗材及維護費用。丁杰[2]等研究建立了軌道車輛制動電阻片的分析模型，并通過CFD仿真驗證了模型的準確性。倪同舟[3]等運用數(shù)值模擬方法對制動電阻器等進行仿真，并與試驗結果進行對比，指導改進制動電阻器結構調整。苗玉剛[4]等研究對電阻應變片封裝用精密壓力加載設備整體結構進行了布局設計，并對主要設備進行了選型計算和分析。何斌[5]等研究完成電阻應變片多功能自動加工系統(tǒng)總體方案設計，并完成相關測試。前述學者們的研究均未涉及到軌道交通車輛制動電阻應變片的包邊智能生產(chǎn)制造相關研究。

1? 現(xiàn)狀介紹

目前國內外裝備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，而車輛中的制動部件的需求量也是日益增長，消耗巨大。國內多個制動電阻片的生產(chǎn)廠家目前均采用人工生產(chǎn)組裝的工藝流程。其中有個環(huán)節(jié)工藝比較復雜，要實現(xiàn)電阻片的正常功能，需要在不銹鋼金屬片兩側插裝嵌入云母片，然后再進行包邊處理。此過程采用全人工方式生產(chǎn)效率低，過程中一致性控制難度較大，產(chǎn)品質量控制存在一定的風險。

為解決當前車輛制動電阻片的生產(chǎn)效率低下，質量控制難度較大的問題，提出一種智能包邊生產(chǎn)裝置，用以代替人工手工操作云母片安裝、包邊及壓裝過程，實現(xiàn)產(chǎn)品的智能制造，有利于產(chǎn)能的提升。

2? 設備結構介紹

提出車輛制動電阻片智能包邊設備結構如圖1-圖2所示。其中組裝模塊包括組裝平臺，在組裝平臺上設有放置臺，在放置臺兩側依次對稱設有頂針孔、云母片放置槽、包邊板放置槽和推力板;利用機械手模塊將待包邊的電阻片放置在放置臺上，并通過推力板將云母片和包邊板推送至電阻片側部。在放置臺兩端對稱設有固定凸臺，通過固定凸臺將電阻片固定在放置臺上。在頂針孔內設有頂針輸送裝置，用于驅動頂針間隔頂起電阻片兩側邊緣;在云母片放置槽內設有云母片輸送裝置，用于將云母片頂起至組裝平臺表面，在推力板驅動機構的驅動下，推力板將云母片插裝至被頂針頂起的電阻片兩側;在包邊板放置槽內設有包邊板輸送裝置，用于將包邊板頂起至組裝平臺表面，在推力板驅動機構的驅動下，將包邊板推送至電阻片兩側。

同時將放置臺通過彈簧安裝在組裝平臺上;在組裝平臺底部設有滑動槽，將滑動槽與放置臺設置成相同的方向。另外壓裝模塊包括壓裝模具、導向柱、滑動導軌和壓裝驅動裝置;在壓裝驅動裝置的驅動下，壓裝模具沿著導向柱上下移動，實現(xiàn)電阻片的壓裝。壓裝模塊與組裝模塊通過滑動導軌和滑動槽進行滑動連接。壓裝驅動裝置、頂針輸送裝置、云母片輸送裝置、包邊板輸送裝置、推力板驅動機構和機械手模塊共用一個控制器進行控制。（圖3）

在放置臺底部安裝有彈簧，通過機械手模塊施加在電阻片上的壓力控制放置臺的高度;在電阻片的自動包邊過程中，通過一個控制器對壓裝驅動裝置、頂針輸送裝置、云母片輸送裝置、包邊板輸送裝置、推力板驅動機構和機械手模塊的運動順序和運動時長進行控制。

3? 工作過程及原理介紹

車輛制動電阻片自動包邊裝置的使用方法如下：

①控制機械手模塊將待包邊的電阻片放置在組裝模塊的放置臺上，并通過固定凸臺固定好位置，機械手模塊保持壓緊電阻片的狀態(tài);

②頂針輸送裝置驅動頂針穿過頂針孔，間隔的頂起電阻片側部;

③云母片輸送裝置將疊放在云母片放置槽內的云母片頂起至組裝平臺表面，在推力板驅動機構的驅動下，推力板將云母片插裝至被頂針頂起的電阻片側部間隙內;

④頂針輸送裝置驅動頂針收回至頂針孔內，包邊板輸送裝置將疊放在包邊板放置槽內的包邊板頂起至組裝平臺表面，在推力板驅動機構的驅動下，推力板將包邊板推送至電阻片兩側，并保持壓緊狀態(tài)，機械手模塊從電阻片上移開;

⑤在滑動導軌和滑動槽的配合下，組裝模塊整體滑動至壓裝模塊上的預設位置，在壓裝驅動裝置的驅動下，壓裝模具沿著導向柱向下移動，對電阻片兩側進行壓裝;

⑥壓裝完成后，壓裝驅動裝置驅動壓裝模具沿著導向柱向上移動，組裝模塊整體滑動至起始位置，推力板驅動機構驅動推力板還原至初始位置，機械手模塊將完成壓裝的電阻片從放置臺上移開，即完成電阻片的自動包邊生產(chǎn);

⑦在電阻片的自動包邊過程中，如圖4所示，通過一個控制器對壓裝驅動裝置、頂針輸送裝置、云母片輸送裝置、包邊板輸送裝置、推力板驅動機構和機械手模塊的運動順序和運動時長進行控制。

4? 結論

①提出的電阻片自動包邊裝置通過將壓裝模塊與組裝模塊進行滑動連接，并在電阻片自動包邊裝置中引入機械手模塊，結構緊湊、原理簡單、操作簡便。

②提出的創(chuàng)新結構通過機械手模塊參與電阻片在組裝模塊上的送料與取料，可完全替代人工取、放料，自動化程度高、生產(chǎn)效率高，對加速實現(xiàn)軌道交通部件產(chǎn)業(yè)智能制造的生產(chǎn)目標具有較好的促進作用。

③提出的電阻片自動包邊裝置工作方法，規(guī)范了電阻片自動包邊的生產(chǎn)流程，確保各個環(huán)節(jié)的高效銜接，具有自動化程度高、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點?？蔀槠渌嚓P智能制造設備的改進優(yōu)化設計提供參考和借鑒。

參考文獻：

[1]黃海，靳國青，蘇磊，等.雙端面磨床在氧化鋅壓敏電阻片生產(chǎn)中的應用[J].電瓷避雷器，2006（3）：44-46.

[2]丁杰，唐玉兔.軌道車輛制動電阻的CFD模擬[J].機車電傳動，2012（4）：37-39.

[3]倪同舟.軌道車輛制動電阻散熱仿真研究與優(yōu)化設計[D].上海：上海工程技術大學城市軌道交通學院，2015：6-30.

[4]苗玉剛.電阻應變片封裝用精密壓力加載設備設計[D].陜西漢中：陜西理工學院，2015：14-80.

[5]何斌.電阻應變片多功能自動加工系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].陜西漢中：陜西理工大學，2017：4-72.