電器盒自動裝配技術的探討

胡斌

廣東美的暖通設備有限公司 廣東佛山 528311

摘要：本文首先分析電器盒組裝技術，通過采用自動化成線生產(chǎn)方式代替人工工序，探討電器盒自動裝配的可行性及解決方案，最后電器盒自動裝配技術具有較好的實施效果及應用。

關鍵詞：電器盒；自動化；裝配技術

1.電器盒組裝技術分析

（1）通過對電器盒組裝段結構工序進行分析，得出電器盒組裝工藝都包括了以下程序：第1人在散熱器上剝貼矽膠片→第2人進行刷涂散熱膏→第3人安裝散熱器及鎖螺釘→第4人安裝PCB板→第5人預打模塊螺釘→第6人預緊模塊螺釘→第7人鎖緊模塊螺釘→第8人鎖主板螺釘?shù)?，這些均有共同點。

（2）設備工藝布局優(yōu)化分析：為提高非標自動化設備的成功率和可靠性，優(yōu)先考慮工序分解滿足關鍵工藝設備的自動化要求；為滿足生產(chǎn)要求，需考慮采用自動化成線生產(chǎn)方式替代人工工序間傳送；為了均衡各自動化工序節(jié)拍，需分解某些復雜的手工工序（如將第3人裝

散熱器和鎖螺釘工序分為裝散熱器工序和固定散熱器工序）；為替代人工檢驗工序，需考慮在某些重要工序后進行設備自動檢驗（即NG品的自動剔除）；最后自動化線體規(guī)劃還要考慮到工序前后的接駁。

2.電器盒自動裝配技術的目標

（1）自動化目標：實現(xiàn)電器盒注塑件（A）、散熱器（B）、矽膠片（C）、散熱膏（D）、PCB主板（E）和螺釘（F）等零部件的自動化裝配。

（2）生產(chǎn)目標：聯(lián)機生產(chǎn)同一種產(chǎn)品的單個節(jié)拍時間≤13s/件。

（3）質量目標：設備整體自動化裝配的質量合格率要求≥99.1%（去除人工誤操作因素），且最后一道工序（合格品的取出）為100%的合格品。

3.電器盒自動裝配的解決思路和方案

為實現(xiàn)以上目標，分解和制定了以下自動化實施方案進行評估驗證過程。

3.1 規(guī)劃設計電器盒自動裝配線的整個工藝布局可行性方案

具體生產(chǎn)線流程如下：

電器盒工裝自動上線→第1人將電器盒外殼和主板放置到電器盒工裝上→自動貼矽膠片（輔線）第2人批量放置散熱器到輸送線上→機械手抓取散熱器放置到電器盒工裝上→自動刷涂散熱膏→機器人自動裝配散熱器→自動擰螺釘固定散熱器→不合格品（NG）自動取出工位→第2人取PCB板裝配到電器盒上→自動預打主板散熱器上的5個M3螺釘→自動預緊主板散熱器上的5個M3螺釘→自動鎖緊主板散熱器上的5個M3螺釘→自動擰主板上的1顆ST4.2×9.5TB的螺釘→不合格品（NG）自動取出→電器盒部件（合格品）自動出料到接駁皮帶線上（同時電器盒外殼工裝自動返回）→電器盒部件（合格品）進入人工接線工位

3.2 部分重要工序的自動化可行性解決方案

3.2.1 電器盒自動傳送定位解決方案

（1）為滿足生產(chǎn)線連續(xù)多工位自動化裝配要求，將電器盒工裝的主體結構設計為工裝板形式，為保證工裝板的強度和剛度，減輕重量和考慮到易切削加工性、導電性和防靜電要求，傳送工裝主體采用鋁合金（6063）壓制鋼板。

（2）為保證設備傳送過程中的精度，保證輸送工裝的耐磨性，采用鑲邊形式。

（3）與輸送倍速鏈條滾輪接觸的工裝板兩側底部采用調質中碳鋼（40Cr）鑲邊，以主體工裝主體不被鏈條的滾輪磨掉。

（4）在工裝定位過程中，與輸送線上阻擋器接觸的工裝板前后兩側，采用調質中碳鋼（40Cr）鑲邊，以防止工裝板前端被阻擋器上端滾輪碰花、劃痕而精度失效。

（5）為保證工裝板傳送過程中的精確定位，采用的先是阻擋器粗定位，再進行定位銷和定位套（工裝板上鑲入定位套）的精確定位方式。具體流程為：接近傳感器檢測工裝板到自動化工位→阻擋氣缸上升→阻擋氣缸上的滾輪擋住工裝板前端U型槽口→升降氣缸通過導柱導

套帶動定位銷（通過圓柱銷（1個）和菱形銷（3個）組合定位原理）插入工裝板上相應的定位套中→上升到位（采用機械限位，使工裝板每次均升到同一高度，不受鏈條磨損影響）→實現(xiàn)工裝板的精確定位。

3.2.2 自動裝配散熱器解決方案（5ST），自動化流程如下：

（1）工裝到達以后，通過付加在工裝下部的檢出跟蹤器，接近開關將變成ON，確認工裝到達；

（2）工裝被確認到達后，工裝的定位銷將上升，將工裝固定于指定的位置（定位銷有4支）；

（3）散熱器安裝到電氣盒的卡扣部，如上圖那樣，將散熱器傾斜，嵌入卡扣按押進去，然后將散熱器垂直插入即安裝完成；

（4）安裝完成后，安裝工裝的指定的位置；

（5）安裝確認，若是Power Box的Hand側的2支浮動Pin能設置安裝正確認的話，Pin上升，近接Sensor能確認移動安裝；

（6）安裝完了后的散熱器 Hand，Unchuck后，返回至指定位置；

（7）電氣盒用Hand也將Unchuck，返回指定位置；

（8）set完了后，治具pallet定位pin下降，治具pallet通過鏈式輸送帶搬送至下一工位。

3.2.3 模塊自動打螺釘1解決方案（9ST），自動化流程如下：

（1）工裝到達以后，通過付加在工裝下部的檢出跟蹤器，接近開關將變成ON，確認工裝到達；

（2）工裝被確認到達后，工裝的定位銷將上升，將工裝固定于指定的位置（定位銷有4支）；

（3）擰螺絲將分3段進行，首先螺絲到位前高速，低扭力進行。數(shù)顯伺服電動螺絲批可以自由設定扭力和分段擰螺絲。擰緊扭力在0.03N·M～0.2N·M間可調節(jié)。

（4）有關于螺絲擰緊時的檢查，螺絲有無的檢出，浮起檢出，滑牙（螺紋不良）檢出，依各類檢出判斷其OK，NG。NG的時候，搬送工裝上的NG FLAG會被推出，下一工序開始的作業(yè)不實施，NG品由NG取出部取出。

（5）擰完螺絲后，工裝定位銷下降，工裝通過鏈式輸送帶送至下一工位。

4.電器盒自動裝配技術實施的效果（如表1）

表 1 電器盒自動裝配技術實施的效果

5.電器盒自動裝配技術的應用總結

（1）此次高精尖非標自動化設備研發(fā)，是一次大的設計理念洗禮，方案從設計、工藝源頭進行了剖析，對結構和部分定位尺寸做了很多標準化的優(yōu)化改善以適應設備自動化要求，不僅減少了產(chǎn)品的種類，減少了自動化產(chǎn)品切換時間，更多的是提高了產(chǎn)品的一致性，使不同批次產(chǎn)品做到了通用互換性。

（2）通過此次高精尖非標自動化設備研發(fā)，不僅突破了多項核心技術，更多的是掌握了很多未知非標設備研發(fā)的嚴謹性，進一步優(yōu)化了非標設備研發(fā)流程。

（3）設備非標研發(fā)過程跌宕起伏，雖歷經(jīng)了20余次調研和試驗分析，自動化工藝布局方案審定、結構改進評審、產(chǎn)品結構改善、自動化工藝參數(shù)確定、工藝質控評審、安全評審、生產(chǎn)試用評審等工作，也通過現(xiàn)場長時間的蹲點，反復觀察問題點發(fā)生，不斷對問題點進行總結，不斷商對解決方案進行了多次長時間的生產(chǎn)驗證，最終達到了預期目標。

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