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框架斷路器橋形觸頭的鉚接方案及具體完善措施分析

來源:電工電氣 作者:陳佳成,柏華東,許海忠
發布于:2021-04-29 共3615字

鉚工技師論文精選范文第六篇:框架斷路器橋形觸頭的鉚接方案及具體完善措施分析

  摘要:橋形觸頭適用于抽屜式斷路器,用于斷路器本體和抽屜座快速離合,方便斷路器本體檢修或更換。介紹了框架斷路器橋形觸頭鉚接方案完善過程,從單軸鉚接、雙軸鉚接、粗定位+雙軸鉚接,再到自動鉚接,方案由簡及繁,定位穩定性不斷提高,對工人技能的依賴不斷弱化,表明完善的工藝方案對提高工效,提高產品質量,降低工人勞動強度有積極的影響。

  關鍵詞:框架斷路器; 橋形觸頭; 鉚接方案; 單軸鉚接; 雙軸鉚接; 自動鉚接;

  Abstract:Bridge type contact is suitable for withdrawable circuit breaker,which is used for fast-on and fast off of circuit breaker body and withdrawable unit,which is convenient for circuit breaker to be repaired or replaced.The improvement process of bridge contact riveting scheme for frame circuit breaker is introduced.From single axis riveting,double axis riveting,rough positioning + double axis riveting,and then to automatic riveting,from simple to complex,the positioning stability is constantly improved,and the dependence on worker skills is weakening.It shows that the perfect process scheme has a positive impact on improving work efficiency and product quality and reducing labor intensity.

  Keyword:frame circuit breaker; bridge contact; riveting scheme; single axis riveting; double axis riveting; automatic riveting;

  0 引言

  橋形觸頭是斷路器重要部件,它是將斷路器導電體運動部分(本體)和靜止部分(抽屜座)連接起來的一個重要樞紐,其與動觸頭之間接觸電阻大小和接插可靠性對斷路器溫升及短路故障電流下的熱穩定性有重大影響[1].常見橋形觸頭由兩組觸片組成,每組觸片可繞一軸銷轉動,在軸銷的另一側,兩組觸片形成圓弧插口,方便動觸頭的插入,兩組觸頭的軸銷與插口之間設有彈簧,以提供橋形觸頭與動觸頭的接觸壓力[2].為使橋形觸頭結構緊湊、體積小巧,橋形觸頭兩軸銷常采用兩端鉚接的方式,即將軸銷中空的兩端鉚開,以使觸片不能從軸銷脫出,同時,觸片與軸銷保持相對可轉動狀態,F有軸銷鉚接方式常由人工借助帶錐小軸直接錘擊的方式,工具少、速度快,但鉚接質量很難達到橋形觸頭技術要求,或變形不足存在觸片從軸銷脫出,橋形觸頭散架的隱患;或變形嚴重存在觸片與軸銷卡死,動觸頭不能插入橋形觸頭的問題,因此,需對橋形觸頭軸銷鉚接方式作深入研究。

  1 框架斷路器橋形觸頭

  橋形觸頭適用于抽屜式斷路器,可使斷路器本體和抽屜座快速離合。

  圖1為一種框架斷路器橋形觸頭,主要由:1軸銷、2支架、3觸頭、4小軸、5彈簧、6隔板組成,兩組觸頭3置于支架2的兩側,并用軸銷1將觸頭3、隔板6、支架2穿起來,軸銷1兩端為沉孔,小軸4置于觸頭3外側的半圓弧孔上,彈簧5兩端分別鉤在小軸4上,對支架2兩側對應觸頭片進行預拉緊,觸頭片側面設有槽,兩觸頭片為一組,槽槽相對,以使彈簧端鉤通過,隔板6為薄絕緣板,將各觸頭片組隔開。

  圖1  橋形觸頭

  為了不使觸頭3、支架2、隔板6從軸銷1上脫出,需將軸銷1兩端沉孔鉚開,鉚開后,既要保證上述零件不脫落,又要保證觸頭3可繞軸銷1轉動,當動觸頭插入橋形觸頭后,使動觸頭與各觸片咬合良好。傳統采用人工持錐銷敲擊軸銷1兩端沉孔的方式,很難控制軸銷1的鉚開變形程度,影響橋形觸頭的使用性能。

  2 鉚接方案完善分析

  2.1 滾鉚方式

  先將各零件按圖示裝好,然后在擺鉚機上對軸銷1兩端進行鉚接,擺鉚機鉚接速度慢,鉚接過程易控制,但由于軸銷1為奧氏體不銹鋼材料(1Cr18Ni9),其冷作硬化十分嚴重,往往鉚接變形至一半就難以為繼了,該方案不可取,后續方案均改為沖鉚方式。

  2.2 單軸鉚接

  該方案鉚接夾具簡單,如圖2所示,主要由:7錐銷、8浮動板、9彈簧、10削邊銷、11橋形觸頭、12底板、13圓柱銷、14軸套組成。

  圖2  單軸鉚接夾具

  浮動板8與軸套14緊配,軸套14與圓柱銷13、削邊銷10滑動配合;圓柱銷13、削邊削10組成雙導柱緊固在底板12上,浮動板8、底板12上各設有一個錐銷7,且上下對中;兩彈簧9分別套在圓柱銷13、削邊銷10上,并將浮動板8托起,彈簧平衡后使上錐銷7高于橋形觸頭11軸銷1上端面約5~10mm.整個夾具固定在小型沖床的工作臺面上,調節好沖頭的高度,工作時,將一根軸銷1的下端定位在下錐銷7上,啟動沖床,沖頭壓浮動板8,使之沿雙導柱下落,其上錐銷7自動導正軸銷1,繼而將軸銷1雙端鉚開,鉚好一根軸銷1后,再對另一根軸銷1進行鉚接,每根軸銷1鉚接后,浮動板8在彈簧9作用下,沿雙導柱上升,方便橋形觸頭11從夾具上取出。

  2.3 以錐銷定位的雙軸鉚接

  該方案兩根軸銷同時鉚接,如圖3所示,與圖2相比,在浮動板8、底板12上分別多增設了一個錐銷7,并且上下對中。整個夾具仍置于小型沖床工作臺面上,先調節好沖頭高度,鉚接時,手持橋形觸頭11,將兩根軸銷1下端孔分別套入兩個下錐銷7上,啟動小型沖床,沖頭壓浮動板8,使之沿雙導柱下落,其上兩錐銷7自動導入兩軸銷1上端沉孔,繼而同進將兩根軸銷1兩頭鉚開。

  圖3  雙軸鉚接夾具

  2.4 支架粗定位+雙錐銷精確定位的雙軸鉚接

  該方案與2.3不同之處在于橋形觸頭先進行粗定位,鉚接時自動使軸銷1與錐銷7找正,見圖4.

  與圖3相比,增設了定位板15、隔套16、定位銷17、定位塊18.工作時,先將橋形觸頭11的下端支架2放入定位板15中,為方便橋形觸頭11放入定位板15,在浮動板8上設置了粗定位塊18;一方面,由于橋形觸頭11觸片下端面與定位板15上端面接觸,可確保橋形觸頭處于水平狀態,保證上兩錐銷7與軸銷1對中;另一方面,由于下錐銷錐度的存在,在鉚接過程,可使軸銷自動找正下錐銷,進而將兩根軸銷同時鉚開。

  圖4 粗定位+雙軸鉚接夾具

  2.5 自動鉚接

  采用流水線輸送,移載機械手上料,兩端氣缸同進鉚接,如圖5所示,主要有:7錐銷、8浮動板、11橋形觸頭、12底板、19氣缸、20直線軸承、21導桿、22定位框、23支承板、24支架組成,圖中省略了流水線和移載機械手,氣缸19活塞桿軸端與浮動板8連接,浮動板8上設有兩導桿21與支承板23上的直線軸承20配合,錐銷7設置在浮動板8上,定位框22設置在夾具體中間,對橋形觸頭11定位,支架24固定氣缸19.工作時,人工將橋形觸頭11有序放于流水線上,通過流水線傳輸,其上擋料、隔料機構,使橋形觸頭11流轉至暫存位上,通過移載機械手夾緊、抓取、移位至過渡位置,通過X、Y向氣缸頂緊,對橋形觸頭11實現二次定位,后再由機械手夾緊、抓取、移位至鉚接夾具中,可編程邏輯控制器(PLC)控制雙側氣缸19同時外伸活塞桿,對兩根軸銷1同時雙端鉚接,鉚接完成后,由移載機械手將成品移至流水線,傳輸至集中點收集。

  圖5 自動鉚接裝置

  3 鉚接方案的綜合分析

  單軸鉚接共限制5個自由度,分別為X、Y、Z移動自由度,X、Y旋轉自由度,理論上這樣不完全定位是可行的,但由于定位錐面較小,且工件未作夾緊,僅以人工手持橋形觸頭,很容易產生X、Y方向的角度偏差,工人在鉚接過程中需注意力高度集中,工人勞動強度很大;雙軸鉚接共限制6個自由度,X、Y、Z移動和旋轉自由度[3],屬于完全定位,理論上工件定位應是十分穩固的,但由于兩個錐銷定位面較小,雖然X向不易產生角度偏差,但Y向仍容易產生角度偏差,工人手持橋形觸頭鉚接,注意力仍需高度集中,工人勞動強度仍較大,當然,雙軸鉚接工效較單軸鉚接提高一倍以上;粗定位+雙軸鉚接,共限制6個自由度,屬于完全定位,采用底面與支架外形粗定位,定位穩定性較雙軸鉚接明顯提高,且鉚接過程中,依靠錐銷7對軸銷1自動導正,粗定位對鉚接質量沒有明顯影響,鉚接過程中,不需要人工手持橋形觸頭,工人勞動強度大大降低;自動鉚接則完全解放人工,工人不直接參與鉚接過程,僅需供料、收料即可,可連續作業,且鉚接一致性更好。

  4 結語

  通過對一種框架斷路器橋形觸頭鉚接方案完善過程分析:從滾鉚到沖鉚,從單軸鉚接到雙軸鉚接,再到粗定位+雙軸鉚接,從人工鉚接到自動鉚接,方案不斷提升,并將各階段方案付諸實踐。從實際效果看:滾鉚不宜對奧氏體不銹鋼的軸銷鉚接,雙軸鉚接較單軸鉚接工效快一倍以上,但鉚接時仍需操作者集中注意力,粗定位+雙軸鉚接不僅裝夾速度快,工人勞動強度大大降低,自動化鉚接則可節約人工,可連續作業,產品一致性更好。根據操作者鉚接體驗表明:優質的工藝方案和裝備在具體產品制作過程中起著極為重要的作用,尤其針對大批量的產品,不僅可提高速度和產品質量,還可降低工人勞動強度,減少對工人技能的依賴[4],同時,效率高、操作方便的工藝方案更受操作者的青睞。

  參考文獻

  [1]馮關水,戴水東,朱立明。斷路器橋形觸頭結構改進與應用[J].電氣制造,2009(5):56-58.

  [2]段艷艷,戴水東。萬能式斷路器橋形觸頭結構的改進[J].江蘇電器,2008(5):56-57.

  [3]陳佳成,姚立鋒。加工中心氣動夾具設計[J].電工電氣,2019(5):62-64.

  [4]柯武龍。自動化機構設計工程師速成寶典:實戰篇[M].北京:機械工業出版社,2018.

作者單位:杭申集團杭州之江開關股份有限公司
原文出處:陳佳成,柏華東,許海忠.斷路器橋形觸頭鉚接方案的完善分析[J].電工電氣,2020(10):55-57.
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