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摘要：针对车辆制动电阻片包边生产过程中人力成本高、质量控制难度大、生产效率低等问题，提出了一种电阻片智能包边生产装置的结构及其应用过程。通过机械手模块参与电阻片在组装模块上自动送料与取料，同时实现自动压装功能，提高了产品的生产效率。此种设计可为其他相关智能制造设备的改进优化设计提供参考和借鉴。
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.
关键词：电阻片;包边生产;智能制造
Key words： resistor;edging production;intelligent manufacturing
中图分类号：U260 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）15-0099-02
0 引言
目前，国内外制造产业正处于高速发展阶段，各类车辆的运营过程中需要消耗大量制动电阻片。又由于一般车辆载重大、启停较多，如目前应用较多的动力集中型的内燃机车等车辆的载重非常大，刹车电阻片的消耗较大，对电阻片的质量和生产效率也提出了更高的要求。目前，车辆用的制动电阻片大多数为基础金属片两侧通过云母片隔开，然后再通过金属板进行壓装包边。并且制动电阻片的生产过程基本都是人工操作完成，具体来说，云母片的放置、包边的位置、压装的操作都需要人工来实现。这就容易出现云母片放置不到位、或者是包边时压力过大或过小，导致电阻片质量受损，最终影响电阻片产品在车辆上的安全应用。另外，随着国内外消费市场的升级，车辆的需求数量大增，而当前人工操作的电阻片生产模式效率低下，无法应对急速增长的电阻片需求市场。有鉴于此，亟需寻求一种可以完全替代人工及其他局部设备的生产装置和生产方法，以提高电阻片的生产效率。
关于电阻片国内外学者做过相关研究。如：黄海[1]等提出了一种新的电阻磨片工艺，并通过验证得出此方式可以减少耗材及维护费用。丁杰[2]等研究建立了轨道车辆制动电阻片的分析模型，并通过CFD仿真验证了模型的准确性。倪同舟[3]等运用数值模拟方法对制动电阻器等进行仿真，并与试验结果进行对比，指导改进制动电阻器结构调整。苗玉刚[4]等研究对电阻应变片封装用精密压力加载设备整体结构进行了布局设计，并对主要设备进行了选型计算和分析。何斌[5]等研究完成电阻应变片多功能自动加工系统总体方案设计，并完成相关测试。前述学者们的研究均未涉及到轨道交通车辆制动电阻应变片的包边智能生产制造相关研究。
1 现状介绍
目前国内外装备制造产业发展迅速，而车辆中的制动部件的需求量也是日益增长，消耗巨大。国内多个制动电阻片的生产厂家目前均采用人工生产组装的工艺流程。其中有个环节工艺比较复杂，要实现电阻片的正常功能，需要在不锈钢金属片两侧插装嵌入云母片，然后再进行包边处理。此过程采用全人工方式生产效率低，过程中一致性控制难度较大，产品质量控制存在一定的风险。
为解决当前车辆制动电阻片的生产效率低下，质量控制难度较大的问题，提出一种智能包边生产装置，用以代替人工手工操作云母片安装、包边及压装过程，实现产品的智能制造，有利于产能的提升。
2 设备结构介绍
提出车辆制动电阻片智能包边设备结构如图1-图2所示。其中组装模块包括组装平台，在组装平台上设有放置台，在放置台两侧依次对称设有顶针孔、云母片放置槽、包边板放置槽和推力板;利用机械手模块将待包边的电阻片放置在放置台上，并通过推力板将云母片和包边板推送至电阻片侧部。在放置台两端对称设有固定凸台，通过固定凸台将电阻片固定在放置台上。在顶针孔内设有顶针输送装置，用于驱动顶针间隔顶起电阻片两侧边缘;在云母片放置槽内设有云母片输送装置，用于将云母片顶起至组装平台表面，在推力板驱动机构的驱动下，推力板将云母片插装至被顶针顶起的电阻片两侧;在包边板放置槽内设有包边板输送装置，用于将包边板顶起至组装平台表面，在推力板驱动机构的驱动下，将包边板推送至电阻片两侧。 同时将放置台通过弹簧安装在组装平台上;在组装平台底部设有滑动槽，将滑动槽与放置台设置成相同的方向。另外压装模块包括压装模具、导向柱、滑动导轨和压装驱动装置;在压装驱动装置的驱动下，压装模具沿着导向柱上下移动，实现电阻片的压装。压装模块与组装模块通过滑动导轨和滑动槽进行滑动连接。压装驱动装置、顶针输送装置、云母片输送装置、包边板输送装置、推力板驱动机构和机械手模块共用一个控制器进行控制。（图3）
在放置台底部安装有弹簧，通过机械手模块施加在电阻片上的压力控制放置台的高度;在电阻片的自动包边过程中，通过一个控制器对压装驱动装置、顶针输送装置、云母片输送装置、包边板输送装置、推力板驱动机构和机械手模块的运动顺序和运动时长进行控制。
3 工作过程及原理介绍
车辆制动电阻片自动包边装置的使用方法如下：
①控制机械手模块将待包边的电阻片放置在组装模块的放置台上，并通过固定凸台固定好位置，机械手模块保持压紧电阻片的状态;
②顶针输送装置驱动顶针穿过顶针孔，间隔的顶起电阻片侧部;
③云母片输送装置将叠放在云母片放置槽内的云母片顶起至组装平台表面，在推力板驱动机构的驱动下，推力板将云母片插装至被顶针顶起的电阻片侧部间隙内;
④顶针输送装置驱动顶针收回至顶针孔内，包边板输送装置将叠放在包边板放置槽内的包边板顶起至组装平台表面，在推力板驱动机构的驱动下，推力板将包边板推送至电阻片两侧，并保持压紧状态，机械手模块从电阻片上移开;
⑤在滑动导轨和滑动槽的配合下，组装模块整体滑动至压装模块上的预设位置，在压装驱动装置的驱动下，压装模具沿着导向柱向下移动，对电阻片两侧进行压装;
⑥压装完成后，压装驱动装置驱动压装模具沿着导向柱向上移动，组装模块整体滑动至起始位置，推力板驱动机构驱动推力板还原至初始位置，机械手模块将完成压装的电阻片从放置台上移开，即完成电阻片的自动包边生产;
⑦在電阻片的自动包边过程中，如图4所示，通过一个控制器对压装驱动装置、顶针输送装置、云母片输送装置、包边板输送装置、推力板驱动机构和机械手模块的运动顺序和运动时长进行控制。
4 结论
①提出的电阻片自动包边装置通过将压装模块与组装模块进行滑动连接，并在电阻片自动包边装置中引入机械手模块，结构紧凑、原理简单、操作简便。
②提出的创新结构通过机械手模块参与电阻片在组装模块上的送料与取料，可完全替代人工取、放料，自动化程度高、生产效率高，对加速实现轨道交通部件产业智能制造的生产目标具有较好的促进作用。
③提出的电阻片自动包边装置工作方法，规范了电阻片自动包边的生产流程，确保各个环节的高效衔接，具有自动化程度高、生产效率高的优点。可为其他相关智能制造设备的改进优化设计提供参考和借鉴。
参考文献：
[1]黄海，靳国青，苏磊，等.双端面磨床在氧化锌压敏电阻片生产中的应用[J].电瓷避雷器，2006（3）：44-46.
[2]丁杰，唐玉兔.轨道车辆制动电阻的CFD模拟[J].机车电传动，2012（4）：37-39.
[3]倪同舟.轨道车辆制动电阻散热仿真研究与优化设计[D].上海：上海工程技术大学城市轨道交通学院，2015：6-30.
[4]苗玉刚.电阻应变片封装用精密压力加载设备设计[D].陕西汉中：陕西理工学院，2015：14-80.
[5]何斌.电阻应变片多功能自动加工系统设计与实现[D].陕西汉中：陕西理工大学，2017：4-72.
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.
关键词：电阻片;包边生产;智能制造
Key words： resistor;edging production;intelligent manufacturing
中图分类号：U260 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）15-0099-02
0 引言
目前，国内外制造产业正处于高速发展阶段，各类车辆的运营过程中需要消耗大量制动电阻片。又由于一般车辆载重大、启停较多，如目前应用较多的动力集中型的内燃机车等车辆的载重非常大，刹车电阻片的消耗较大，对电阻片的质量和生产效率也提出了更高的要求。目前，车辆用的制动电阻片大多数为基础金属片两侧通过云母片隔开，然后再通过金属板进行壓装包边。并且制动电阻片的生产过程基本都是人工操作完成，具体来说，云母片的放置、包边的位置、压装的操作都需要人工来实现。这就容易出现云母片放置不到位、或者是包边时压力过大或过小，导致电阻片质量受损，最终影响电阻片产品在车辆上的安全应用。另外，随着国内外消费市场的升级，车辆的需求数量大增，而当前人工操作的电阻片生产模式效率低下，无法应对急速增长的电阻片需求市场。有鉴于此，亟需寻求一种可以完全替代人工及其他局部设备的生产装置和生产方法，以提高电阻片的生产效率。
关于电阻片国内外学者做过相关研究。如：黄海[1]等提出了一种新的电阻磨片工艺，并通过验证得出此方式可以减少耗材及维护费用。丁杰[2]等研究建立了轨道车辆制动电阻片的分析模型，并通过CFD仿真验证了模型的准确性。倪同舟[3]等运用数值模拟方法对制动电阻器等进行仿真，并与试验结果进行对比，指导改进制动电阻器结构调整。苗玉刚[4]等研究对电阻应变片封装用精密压力加载设备整体结构进行了布局设计，并对主要设备进行了选型计算和分析。何斌[5]等研究完成电阻应变片多功能自动加工系统总体方案设计，并完成相关测试。前述学者们的研究均未涉及到轨道交通车辆制动电阻应变片的包边智能生产制造相关研究。
1 现状介绍
目前国内外装备制造产业发展迅速，而车辆中的制动部件的需求量也是日益增长，消耗巨大。国内多个制动电阻片的生产厂家目前均采用人工生产组装的工艺流程。其中有个环节工艺比较复杂，要实现电阻片的正常功能，需要在不锈钢金属片两侧插装嵌入云母片，然后再进行包边处理。此过程采用全人工方式生产效率低，过程中一致性控制难度较大，产品质量控制存在一定的风险。
为解决当前车辆制动电阻片的生产效率低下，质量控制难度较大的问题，提出一种智能包边生产装置，用以代替人工手工操作云母片安装、包边及压装过程，实现产品的智能制造，有利于产能的提升。
2 设备结构介绍
提出车辆制动电阻片智能包边设备结构如图1-图2所示。其中组装模块包括组装平台，在组装平台上设有放置台，在放置台两侧依次对称设有顶针孔、云母片放置槽、包边板放置槽和推力板;利用机械手模块将待包边的电阻片放置在放置台上，并通过推力板将云母片和包边板推送至电阻片侧部。在放置台两端对称设有固定凸台，通过固定凸台将电阻片固定在放置台上。在顶针孔内设有顶针输送装置，用于驱动顶针间隔顶起电阻片两侧边缘;在云母片放置槽内设有云母片输送装置，用于将云母片顶起至组装平台表面，在推力板驱动机构的驱动下，推力板将云母片插装至被顶针顶起的电阻片两侧;在包边板放置槽内设有包边板输送装置，用于将包边板顶起至组装平台表面，在推力板驱动机构的驱动下，将包边板推送至电阻片两侧。 同时将放置台通过弹簧安装在组装平台上;在组装平台底部设有滑动槽，将滑动槽与放置台设置成相同的方向。另外压装模块包括压装模具、导向柱、滑动导轨和压装驱动装置;在压装驱动装置的驱动下，压装模具沿着导向柱上下移动，实现电阻片的压装。压装模块与组装模块通过滑动导轨和滑动槽进行滑动连接。压装驱动装置、顶针输送装置、云母片输送装置、包边板输送装置、推力板驱动机构和机械手模块共用一个控制器进行控制。（图3）
在放置台底部安装有弹簧，通过机械手模块施加在电阻片上的压力控制放置台的高度;在电阻片的自动包边过程中，通过一个控制器对压装驱动装置、顶针输送装置、云母片输送装置、包边板输送装置、推力板驱动机构和机械手模块的运动顺序和运动时长进行控制。
3 工作过程及原理介绍
车辆制动电阻片自动包边装置的使用方法如下：
①控制机械手模块将待包边的电阻片放置在组装模块的放置台上，并通过固定凸台固定好位置，机械手模块保持压紧电阻片的状态;
②顶针输送装置驱动顶针穿过顶针孔，间隔的顶起电阻片侧部;
③云母片输送装置将叠放在云母片放置槽内的云母片顶起至组装平台表面，在推力板驱动机构的驱动下，推力板将云母片插装至被顶针顶起的电阻片侧部间隙内;
④顶针输送装置驱动顶针收回至顶针孔内，包边板输送装置将叠放在包边板放置槽内的包边板顶起至组装平台表面，在推力板驱动机构的驱动下，推力板将包边板推送至电阻片两侧，并保持压紧状态，机械手模块从电阻片上移开;
⑤在滑动导轨和滑动槽的配合下，组装模块整体滑动至压装模块上的预设位置，在压装驱动装置的驱动下，压装模具沿着导向柱向下移动，对电阻片两侧进行压装;
⑥压装完成后，压装驱动装置驱动压装模具沿着导向柱向上移动，组装模块整体滑动至起始位置，推力板驱动机构驱动推力板还原至初始位置，机械手模块将完成压装的电阻片从放置台上移开，即完成电阻片的自动包边生产;
⑦在電阻片的自动包边过程中，如图4所示，通过一个控制器对压装驱动装置、顶针输送装置、云母片输送装置、包边板输送装置、推力板驱动机构和机械手模块的运动顺序和运动时长进行控制。
4 结论
①提出的电阻片自动包边装置通过将压装模块与组装模块进行滑动连接，并在电阻片自动包边装置中引入机械手模块，结构紧凑、原理简单、操作简便。
②提出的创新结构通过机械手模块参与电阻片在组装模块上的送料与取料，可完全替代人工取、放料，自动化程度高、生产效率高，对加速实现轨道交通部件产业智能制造的生产目标具有较好的促进作用。
③提出的电阻片自动包边装置工作方法，规范了电阻片自动包边的生产流程，确保各个环节的高效衔接，具有自动化程度高、生产效率高的优点。可为其他相关智能制造设备的改进优化设计提供参考和借鉴。
参考文献：
[1]黄海，靳国青，苏磊，等.双端面磨床在氧化锌压敏电阻片生产中的应用[J].电瓷避雷器，2006（3）：44-46.
[2]丁杰，唐玉兔.轨道车辆制动电阻的CFD模拟[J].机车电传动，2012（4）：37-39.
[3]倪同舟.轨道车辆制动电阻散热仿真研究与优化设计[D].上海：上海工程技术大学城市轨道交通学院，2015：6-30.
[4]苗玉刚.电阻应变片封装用精密压力加载设备设计[D].陕西汉中：陕西理工学院，2015：14-80.
[5]何斌.电阻应变片多功能自动加工系统设计与实现[D].陕西汉中：陕西理工大学，2017：4-72.