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摘要：铆接机大多可用于联接和铆接产品，广泛应用于电子设备、阀门生产、家电制造、汽车零部件生产、轴承部件等行业。其主要由电控或气动装置推动和掌控。铆接机采取气液联动控制方式，既能全面充分地实现气动传动生产成本低、简单、卫生的优点，又能彰显液压传动耐用性高、运动方式相对稳定的特性。铆合机智能系统的设计理念和应用，提高了生产工艺的使用率，改善了办公环境，降低了生产成本。分析了铆接机的原理，并根据对传统铆合机的分析，介绍了转盘式定子铆合机的相关设计要点，希望对相关技术的进步和改进提供一些参考。
关键词：定子铆合机；原理；设计
Design of Turntable Stator Riveting Machine
Chen Chongde
(Jiangmen Weikai Intelligent Equipment Co.,Ltd.,Jiangmen,Guangdong 529000,China)
Abstract:Riveting machines are mostly available for joining and riveting products,which are widely used in electronic equipment,valve production,home appliance manufacturing,auto parts production,bearing parts and other industries.It is often driven and controlled by electronic or pneumatic devices.The riveting machine adopts the gas-liquid linkage control method,which not only fully realizes the advantages of low production cost,simplicity and hygiene of pneumatic transmission,but also highlights the characteristics of high durability and relatively stable movement mode of hydraulic transmission.The design concept and application of the intelligent system of the riveting machine improves the utilization rate of the production process,improves the office environment,and reduces the production cost.The principle of the riveting machine was analyzed,and the relevant design points of the turntable stator riveting machine were introduced based on the analysis of the traditional riveting machine,hoping to provide some references for the progress and improvement of related technologies.Key words:stator riveting machine;principle;design
引言
铆合机又称铆钉机、旋转铆接机、铆接机、碾铆合机等，是一种基于冷轧原理开发的将铜零件和铆钉连接在一起的新型铆合设备[1]。
铆接机大多用作产品联结和铆接，广泛应用于电子、开关生产、电器、汽车零部件、轴承组装等细分行业，它往往由液压或气动装置干预和操作[2]。铆接机是参照冷轧机理整体设计的，这是一种机械装置，应用铆钉联结多个零部件。铆接机借助翻转和重压实现这些元件的铆接，按作用力形式可分为液压铆钉机、气动铆钉机和电动铆钉机，按头数可分为单头铆钉机和双头铆钉机；依据运动特点可分为手动铆接机和自动铆接机[3]。
目前在用的铆合机主要采用手动机械铆接机和半自动机械铆接机[4]。铆接机是依照冷轧工作原理研发的一种多用途装置，它是指可以铆接机体的工程机械[5]。虽然半自动铆接机的效率相比人工铆接有了很大的提高，但由于生产过程中人工浪费量大、人工成本高，始终存在弊端。为了解决上述问题，专门设计了自动铆接机，通过转盘上布置多个工位分解定子压合动作，并设计专用压合工装，通过自动控制将传统劳动强度大且工作效律极低的工作变得快且轻松[6]，这样可以大大减少劳动力，降低废品率，为企业降低生产成本，带来直接的经济效益。铜件和铆钉的自动铆接可以降低生产成本，提高生产率，保持稳定的质量水平，创造高效的生产环境。
1问题分析
(1)通过手动铆压机铆合定子(罩极)员工劳动强度大。一天工作下来整个手臂会酸软发抖，所以对员工身体素质要求更高，故成本居高不下。
(2)通过手动铆压机铆合定子(罩极)效律低下。工人的一个手放在手动铆压机的下压手柄上(通常是右手)另一个手要负责主定子上料并定位、副定子上料并定位、成品定子的下料等工作。所有动作都要在同一个位置按顺序先后完成，导致加工效律低下[7]。
(3)接触开关应用于社会生活的各个领域。对于家用电器，将使用船舶开关、线路连接器等，工业设备将采用微动开关、船用开关、继电器、温控器等，而对于汽车车队，将使用接触开关。因此，触点开关与我们的生活息息相关。传统开关插座内端子的电源主要采用手工铆接，手动端子对中容易产生位移，对中精度低，对中效果差。在铆接过程中，由于端子对中的偏差，端子在铆接过程中容易被压碎，这导致产品效率差、生产率低、生产成本高、劳动生产率低。使用触点脱落后的时间，开关陈旧，有时会出现泄漏，非常危险；如果铆接压力过密，那么大的银点就会变形或损坏。开关工作时，接触面减小，形成大电弧，电流增大，影响开关寿命。
1.2实现方式
实现方式如图1所示。该装置结构紧凑，性能稳定，操作方便安全。但传统的定子铆压采用手动铆压机加一个简易工装，人工将一个主定子和一个副定子放在简易工装上并定好位，另一个手用力掰动下压手柄将主定子与副定子压合在一起。
通过图1中的手动铆压机构加简易工装实现主定子与副定子铆合。铆钉横杆可以在水平方向上横向移动。工作时，水平铆钉推力杆水平推动振动直送机构的传动铆钉，脉冲杆向上推动铆钉，铆钉传动吸盘向下移动。然后，在自动送料机构的限制下，铆钉传动吸头能准确定位铆钉，并能准确对准、吸收和传递铆钉。关键技术采用气动冲压原理。铆接结构分为上基体和下基体。上模是一个类似于大压力点头形状的压力盖，下模是一个冲压顶针。冲压下模时，上模通过上压杆具有锁紧功能，使上模不反弹，铆接更均匀，效果更好。
2方案设计
设计一台多工位自动压入设备，设备上配备专用的定位压入工装，快速实现主副定子压入。设备各功能部件如图2所示。
(1)该设备采用8工位布局，靠前有3个位置可以用来上料(新员工操作不熟练时可以多人同时操作，保证效率)
(2)设备采用液压为主动力，最大出力为1.5 t，保证主副定子铆合时有足够顺畅，并用电磁接近开关采集液压缸行程位置，到达设定位置时可以瞬时液压缸动作停止不压伤定子[8]。
(3)旋转转盘选用高精度110DF八工位分割器，保证足够刚性的同时传动平稳且定位精度高，控制也相对简单。
(4)设计专用工装用于主副定子定位和压入，保证操作便捷，加工稳定且寿命高。
3专用工装和结构
专用工装和结构如图3~4所示。
在上料工位，人工把副定子放进副定子定位圈并压到底，同时把主定子放在滑动支承板上，主定子的定位工艺孔与主定子定位销对正。当工装被旋转传送到铆合工位时工位压头先接触到主定子上面，继续下压时主定子带着滑动支承板往下压，当线包收紧叉端部与导向叉压接面接触时，导向叉会往内侧收缩滑动(收口)，导向叉的收口下压会将副定子上的线架收口，使其能顺利嵌进主定子内孔[9]。当下压到主定子与副定子接触时压入支承叉会托着副定子压进主定子的定位槽孔里，实现主副定子的铆合[9]。当工位压头上升时，回位弹簧会把滑动支承板与已经铆合的定子一起弹起回位，保证出料工位能顺利夹取[10]。
设备为每个专用工装设计了快速换型浮动底板如图5所示。
由于罩极电要生产大部分厂家换型号比较频繁，所以就要求设备能够快速切换型号投入生产，如图工装底部3个孔与浮动安装板上的3个定位销有严格的工差要求，所以生产了来的工装可以顺畅的放到浮动工装板上[10]。又因为一个工装自重超过10 kg，工装又不受向下压力以外的其他受力，所以工装与浮动安装板并没有设计螺丝连接，仅用自重就可以平稳地在转盘上运行[11]。也就是切换型号时只需把设备上正在使用的工装搬下，把将要生产的型号工装准确地搬到浮动安装板的定位销卡住即可(当然不同是型号还要更换下压头，也是设计了定位销，直接替换即可)。压入工位的下压力极大，远超转盘弹性变形极限，所以除了在铆合工位正下方设置有受力支撑柱外，转盘上每个浮动安装板是可以上下浮动的。这样一来转盘受到的力只是每个工装上4个弹簧的压力，保证了转盘在长时间使用后不会产生金属疲劳变形[12]。
4采用数字电路配合三菱PLC控制器实现各工位动作的协调
电箱主电路接线如图6~7所示。
PLC输入输出分配如下图8所示。设备采用交流三相380 V电源，配合PLC程序的逻辑控制精准的实现的各件部件的自动控制。
5实施效果
采用本文提出的铆接机结构开发的全自动铆接机。本文提出的传统手动铆接机和新型自动铆接机可铆接1 000个相同的零件。通过实验对比，手工铆接的缺陷率为15%。切换到机器后，缺陷率可控制在3‰，质量提高近50倍。手动铆接开关的平均使用寿命为200万次，自动铆接机加装的变压器均值使用时间为350万次。每名工人均值每小时手铆800个，机械均值每小时2 500~2 600个。一个普通员工就能负责管理3台机械，这将工作效率提升了6~9倍，减少疲劳。设备额定功率为2.5 kW，配合0.5 MPa的气压，最快可实现2 s以内一个定子的铆合，是传统人工操作效率的两倍以上。
6结束语
本文设计了一种以PLC为控制核心的铆接装置。介绍了总体方案设计、PLC硬件电路设计和气动铆枪电路设计。本文件公开了手动、自动和模块化铆接机控制模式，并提供了PLC控制电路和硬件连接电路的设计方法。铆接机主要解决现有铆接机手工疲劳、效率低、成品合格率低的问题。将手动操作改为自动操作，并将信号传输至PLC装置，分别控制电源电路、气动电路、驱动电路和铆接机主电路的通断，从而完成铆接机的自动操作，大大提高了成品合格率和铆接速度。实验结果表明，该自动铆接机具有良好的工作效果。
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