吳晗，劉海冰，牛海清

（珠海格力電器股份有限公司，廣東珠海，519070）

在空調(diào)生產(chǎn)的過程中需要進(jìn)行商檢測試，分體室外機(jī)商檢測試前后，電源及信號線的接/拆線崗位需2名員工用風(fēng)批逐個緊/松螺釘進(jìn)行接/拆線，效率低下、勞動強(qiáng)度大及安全系數(shù)不高。按照平均生產(chǎn)節(jié)拍，員工每天要松/緊螺釘10000次以上，工作強(qiáng)度大且生產(chǎn)效率很低。測試過程中，帶電的接線板及接線端子外露，存在安全隱患。使用傳統(tǒng)的接線工裝，因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，容易出現(xiàn)打火、跳電、松脫等安全隱患，未能推廣使用；商檢測試過程中，萬一接線工裝松脫，無斷電保護(hù)功能，不會自動斷電，存在嚴(yán)重的安全隱患。急需攻關(guān)研究，開發(fā)出穩(wěn)定可靠的快速接線測試工裝。

1 方案設(shè)計(jì)

分體室外機(jī)商檢測試需要連接外機(jī)接線板上的零線、火線、信號線，通過空中對接測試線，和測試標(biāo)準(zhǔn)機(jī)聯(lián)通，完成測試過程。如圖1所示為室外機(jī)接線板圖，接線板通過連接片固定在電器盒部件上，同時連接片整體將電器盒部件固定在外機(jī)右側(cè)板上，穩(wěn)定可靠。對接線板進(jìn)行分析，材質(zhì)為密胺，3位接線板中間有長度不均的擋片，連接片上有接地螺釘孔、接地標(biāo)識和警告標(biāo)識，初步確定采用磁吸式方式進(jìn)行接線。

圖1 室外機(jī)接線板圖

基于連接片為金屬，可利用磁鐵進(jìn)行吸附，設(shè)計(jì)了如圖2所示的測試工裝，主要包括下主體、上主體、上蓋、磁鐵、對接套筒、接地柱等組成部分。對接套筒根據(jù)接線板螺釘結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對接套筒把接線板的整個螺釘頭套住，加大與接線板螺釘頭及其墊片的接觸面積，可有效避免測試過程中振動或抖動引起打火問題，且有效解決對接偏移或虛接的情況。接線柱內(nèi)設(shè)彈簧結(jié)構(gòu)，對接套筒可隨對接情況進(jìn)行線性移動，適應(yīng)于不同誤差大小的接線板；磁鐵用于固定工裝于電器盒連接片鈑金件上，起固定作用。下主體為POM材質(zhì)，上主體為透明有機(jī)玻璃，可觀察內(nèi)部對接情況。接拆方便，安全性和可靠性較高，可實(shí)現(xiàn)脫落自動斷電，對接后帶電部分的封閉性較好，內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。

圖2 測試工裝結(jié)構(gòu)圖

以下主體為例，根據(jù)接線板擋板間歇設(shè)計(jì)了間歇槽，對于連接片鈑金件上的螺釘孔和警告標(biāo)識做了避讓。對于和上主體、上蓋組成部件采用螺釘螺栓固定，預(yù)留螺釘孔位。對接套筒、接地組件采用過盈配合實(shí)現(xiàn)裝配連接。如圖3為下主體主視圖。對接套筒進(jìn)行分段式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分段對接自動斷電控制功能，當(dāng)工裝處于自由狀態(tài)時，前后對接銅柱因彈簧作用，而處于斷開狀態(tài)；當(dāng)工裝與接線板進(jìn)行對接時，前后對接銅柱受擠壓，而處于導(dǎo)通狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)斷電保護(hù)。

圖3 下主體主視圖

該三位快速接線工裝有2組接線套筒，包括動銅柱1和動銅柱2，與接線板接觸部分為動銅柱1，有效行程為8mm，動銅柱2有效行程為4.5mm。第1組對接裝置定銅柱與動銅柱間的彈簧：彈性系數(shù)：0.29N/mm；彈簧長度：20mm；初始狀態(tài)被壓縮長度：9.5mm；定銅柱與動銅柱間的彈力：0.29×9.5=2.75N；完成對接被壓縮長度：17.5 mm；定銅柱與動銅柱間的彈力：0.29×17.5＝5.07N。第2組對接裝置定銅柱與動銅柱間的彈簧：彈性系數(shù)：0.29 N/mm；彈簧長度：11mm；初始狀態(tài)被壓縮長度：11mm；定銅柱與動銅柱間的彈力：0.29×11＝3.191N；完成對接被壓縮長度：15.5mm；定銅柱與動銅柱間的彈力：0.29×15.5=4.49N。最終選擇磁鐵材料為釹鐵硼，磁力達(dá)4 kg，規(guī)格12×10×40 mm。如圖4為對接組件圖。

圖4 對接組件圖

2 載流能力分析

根據(jù)空調(diào)商檢測試工藝要求工裝理論上需要承載電流120 A以上，需要避免工裝因接觸面積小或者啟動電流大產(chǎn)生的打火問題。工裝存在2處對接，第1處采用錐面對接方案，第二處采用套筒+銅鍍銀導(dǎo)電橡膠對接方案。

對銅柱錐面對接方案的承載理論電流進(jìn)行分析，分段對接錐面面積實(shí)測約為15mm2，銅柱截面積為3.14×22=12.56 mm2，如錐面和錐孔加工精度足夠高，錐面與錐孔配合良好，則理論上此對接環(huán)節(jié)承載的最大電流估算為12.56×25/2.5=125.6 A（25/2.5是參考電線線徑的標(biāo)稱電流進(jìn)行估算，2.5mm2線徑的電線最大電流承載25A，同樣大小的銅柱理論上承載電流要比電線大）。

對套筒與接線板的對接方案理論承載電流進(jìn)行分析，套筒與接線板的對接面積分2部分，第一部分是套筒與接線板螺釘頭的側(cè)邊配合，螺釘頭的側(cè)邊面積為18.8mm2,因接線工裝有個向下的轉(zhuǎn)矩，所以套筒能與螺釘頭的側(cè)邊接觸的面積約占1/2，即9.4 mm2；第二部分是套筒里面的銅鍍銀導(dǎo)電橡膠與螺釘頭接觸，如下圖紅色區(qū)域，單個螺釘頭的面積約8.46/3=2.88mm2；所以套筒與接線板的對接的總接觸面積為9.4+2.88=12.28mm2，即理論承載電流估計(jì)約12.28×25/2.5=122.8A。綜上分析，工裝的承載理論電流最大為120 A左右。

對快速接線工裝的承載電流能力進(jìn)行測試驗(yàn)證，試驗(yàn)設(shè)備包括負(fù)載柜、繼電器電氣壽命試驗(yàn)裝置、繼電器等，試驗(yàn)接線圖如圖5所示，在220 V恒定電壓條件下，通過改變負(fù)載柜的電阻來調(diào)節(jié)電流從30～100 A變化，通電時間由繼電器電氣壽命試驗(yàn)裝置設(shè)定并控制繼電器的通斷。

圖5 試驗(yàn)接線圖

圖6 對接組件實(shí)物圖

圖7 工裝使用圖

設(shè)置3組試驗(yàn)，試驗(yàn)1為調(diào)節(jié)負(fù)載柜的電阻使電流從30～100 A變化，步進(jìn)為5A，每個測試點(diǎn)時間為5秒；試驗(yàn)2為調(diào)節(jié)負(fù)載柜的電阻使電流從40～70 A變化，步進(jìn)為5 A，每個測試點(diǎn)時間為15秒；試驗(yàn)3為調(diào)節(jié)負(fù)載柜的電阻使電流從70～75 A變化，步進(jìn)為5A，每個測試點(diǎn)時間為20秒。表1為測試電壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)熱不明顯，測試正常，當(dāng)電流超過70 A以上，通電時間15秒以上時，有明顯的發(fā)熱，發(fā)熱點(diǎn)主要集中在工裝的各接線點(diǎn)、對接點(diǎn)，但絕緣皮、銅鍍銀導(dǎo)電墊片未見明顯軟化現(xiàn)象滿足要求，試驗(yàn)2、試驗(yàn)3測試數(shù)據(jù)均滿足要求，不一一列出。綜上，快速接線工裝單路可承載電流能力超過100 A的強(qiáng)電流（測試電壓220 V），可滿足公司現(xiàn)有機(jī)型（含部分商用機(jī)型）的電流要求。

表1 測試電壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 可靠性驗(yàn)證

快速接線工裝采用分段對接結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)工裝脫落自動斷電功能，在自然不受力狀態(tài)下，因?yàn)閺椈闪Φ淖饔茫昂髢啥毋~柱斷路，只有前段銅柱受外力想后移動一段距離（理論值3.5mm）之后才會形成通絡(luò)，所以當(dāng)工裝與接線板對接時能夠?qū)ㄐ纬苫芈?，而意外脫落時則迅速斷路，從而使裸露在外面的銅柱不帶電，避免員工觸電等安全隱患。

通過結(jié)構(gòu)巧妙配合，產(chǎn)生額外轉(zhuǎn)矩，使接線套筒與接線板螺釘頭有足夠的卡緊力，確保工裝在測試過程中接觸穩(wěn)定可靠，不因臺車震動而出現(xiàn)打火、松脫等問題，通過對接線套筒裝置結(jié)構(gòu)巧妙設(shè)計(jì)，可防工裝虛接，只有工裝對接到位才能測試：當(dāng)工裝對接到位時：接線套筒的卡緊力將使工裝基本與電器盒鈑金件垂直，且能產(chǎn)生額外轉(zhuǎn)矩阻礙工裝向下掉（即抗震功能），這時磁鐵的磁力將大于套筒里彈簧的彈力，從而使工裝對接穩(wěn)定可靠，注意：單有磁鐵的磁力是無法使工裝對接穩(wěn)定可靠，因?yàn)楫?dāng)工裝接好測試工藝線后，磁鐵的磁力是無法與工裝向下的轉(zhuǎn)矩抗衡。當(dāng)工裝虛接、對接偏移時：接線套筒將與接線板的螺釘頭配合不到位，從而套筒將產(chǎn)生不了卡緊力或額外轉(zhuǎn)矩，這時接線套筒中彈簧的彈力將使工裝與電器盒鈑金件不垂直，從而使工裝對接不上、吸不緊而無法測試，即可避免工裝因虛接而產(chǎn)生的打火問題。

接線工裝與接線板形成基本封閉的對接區(qū)域，間隙在2～3mm，并且間隙在接線板內(nèi)側(cè)，員工在不破壞現(xiàn)有的對接狀態(tài)，是碰不到帶電部分的，提升了測試安全性。現(xiàn)場測試使用快速接線工裝對接3000次后，對接組件表面無磨損，電阻基本無變化，可靠性高。

4 結(jié)論

快速接線工裝顛覆了傳統(tǒng)的接線工裝結(jié)構(gòu)，改變了傳統(tǒng)接拆線工藝方法，實(shí)現(xiàn)了接/拆線一步到位。商檢測試時使用快速接線測試工裝給電測試，員工都不會碰到帶電部分，避免觸電等安全隱患，提升操作安全性?？焖俳泳€工裝具備自動斷電保護(hù)功能，當(dāng)工裝意外脫落時，能迅速斷電，避免觸電等危險；工裝單路的承載電流能力超過100 A，避免工裝因接觸面積小而產(chǎn)生的打火問題；實(shí)現(xiàn)工裝不虛接、不打火、不松脫等問題，確保工裝在測試過程中接觸穩(wěn)定可靠。實(shí)現(xiàn)接/拆線一步到位，每次接/拆線時間控制在3秒以內(nèi)，提高效率，實(shí)現(xiàn)減員增效，單班可減員2人，全公司推廣后可實(shí)現(xiàn)減員約80人，年降成本約400萬元。