工艺总结报告.docx

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1、磁保持继电器半自动线工艺总结（G6阶段）郭伟杰中国振华集团群英无线电器材厂219项目组贵阳550018摘要：介绍了 JMF-219C电能表用磁保持继电器在项目开发阶段的工艺开发过程，包括 路线规划、流程设计、设备选型和布局设计，对小批量试产阶段的工艺参数和遇到的主要问 题及对策进行总结。关键词：磁保持继电器，工艺，半自动线0、前言随着电能表的发展，磁保持继电器已经成为电能表不可缺少的重要部件，为配合电能表 安装使用，要求其具有体积小、负载能力强、输入与输出隔离度高、功耗小、温升低等特点， 并且已形成接线方式的多样化和个性化。目前，国内电能表磁保持继电器生产线的自动化程 度不高，主要以手动装配为

2、主，特别是免不了靠人工调校和检验，这就决定了生产效率和一 致性难于提高。随着电子式电能表技术的飞速发展和市场日益扩大，用户对磁保持继电器提 出了愈来愈苛刻的要求，故提高电能表磁保持继电器生产线的自动化程度显得十分必要。在 此技术背景下，项目提出以下工艺创新点：1）高速半自动生产线，人员配置不超过40人，节拍2.5秒/只，单班产量800010000只；2）不允许人工调校，参数检测分选由设备自动完成，避免人工失误；3）与国内设备供应商一同开发的触点间隙影像系统、触点压力测试系统和数据储存分析软 件达到国外自动测试设备工作水平；4）整线设备加工能力（一致性）达到或超出国内同行水平；5）兼容多种规格产

3、品（国网的软连接外网的硬连接、负载60A80A、单线圈双线圈等等），15分钟快速换型。6）按汽车行业的产品设计开发流程APQP来进行项目管理，包括工艺开发；1、工艺开发的输入与输出输入：输出：1）年最大需求300万只/班；1）工艺流程图、SC/CC清单；2）资金预算180万元；2) PFMEACONTROL PLAN；3）人员配置40名；3） MTM、节拍、瓶颈工序；4）厂房图；5）产品设计资料：BOM、DFMEA、设计图纸、测试规范以及DV试验报告；4）设备清单、外形尺寸、技术规范、验收标准；5）工艺布局图、电/气需求图；6）其它。6）维护保养与备件易损件清单；7）SOPSIPSNP 等等。

4、2、路线规划借鉴国外先进的工艺理念，结合219产品的结构特点及项目条件，对219工艺路线作以 下总体规划：生产线总体设计成U型布局，半自动，多工位平衡瓶颈工序，采用成熟的工 艺方法如铆压、绕线、点焊、点胶、影像系统检测等，允许最大库存量40分钟，节拍2.5 秒/只，单班年最大产能300万只，过程质量管控手段为过程检验和ppk分析，人员配置37 作业员、1名质量巡检员、1名设备维护技师和1名物料员，配备高压离子静电吹灰除尘和 工业吸尘器及管道，不允许返工，终检100%自动，数据自动储存并显示变化曲线，SPC，3、流程设计为达到免人工调校和人工检测的目标，JMF-219C电表磁保持继电器的装配工艺

5、流程和 布局设计上不考虑人工调校和返工工序，各工序按标准作业方法用MTM动作分析法得出各 工序的操作循环时间，再根据设计节拍来匹配各工序的工站数和人员数，使整条线的生产节 拍达到平衡。JMF-219C电表磁保持继电器的装配工艺流程图如图2所示：图 2. Process Flow Chart4、设备简单的工序、不易实现自动装配的部件由多工位的通用设备配合专用工装夹具完成，如 电动冲床、气动装置、点焊机、充磁机等设备。关键工序、易实现自动化装配的部件由单工 位的半自动设备完成，比如插针机、绕线机、粘锡机、点胶机、烘干隧道炉、铆铁心机、中 频并线机等，参数检验为考虑节拍及避免人工失误由两台设备完成机

6、械、电气参数的检测。对设备供应商的选择，主要根据：一是之前开发过类似设备；二是熟悉磁保持继电器行 业；三是有长期合作过；四是性价比要高。4.1功能特点1）自动设备使用PLC进行加工动作控制；2）电动/气动冲床用螺栓连接固定在工作台上，双按钮启动。自动设备用三色灯显示运行 状态，并且有安全门保护；3）设备自动统计生产过程信息，包括工作节拍，生产总数，合格品数等，辅助生产管理；4）使用传感器对产品部件放置位置、产品加工结果进行检测和控制，并在连续发现不良或设备故障时停机报警并显示故障代码；5）检验工序由设备自动完成并自动分类排除不良产品，避免人为疏忽；合格品输出前激光 打标日期吗避免不良/合格品的

7、混料；6）参数测量仪器提供第三方的校准证书。4.2设备性能表1是现阶段生产线各设备的性能状况，其中设备节拍反映的是设备本身的单循环周期 时间，单位为秒/周期，其不包含人员的上下料及定位时间；设备加工能力是从被加工产品 特性的一致性来反映设备的稳定性，其与设备的加工精度以及产品特性范围有关，一般要求 ppk1.33； MSA称为测量系统分析，其反映的是整个测量系统，包括测量仪器或设备的重 复性和再现性是否达到要求。PPK的计算模板参见219.FORM.GWJ.024 X-R控制图表格， MSA的计算模板参见219.FORM.GWJ.026 MSA测量系统分析。表1.设备性能表工序 号工序名称设备

8、名称数量设备节拍设备加工能力MSA可否验收ST00插方丝自动插针机HHB-C3012.2针脚插入长度Ppk=1.37N/A是ST01绕线16轴绕线机12.4绕组直径Ppk=1.74N/A是ST02焊锡8站焊锡机12.4N/AR&R%30%是ST10铆动簧 片电动冲床及工装夹具40.5N/AN/A是ST20铆动触点八、电动冲床及工装夹具20.5触点铆后直径Ppk=2.16N/A是ST30铆静触点 八、电动冲床及工装 夹具20.5触点铆后直径Ppk=2.31N/A是ST40基座部件装配气动冲床及工装夹具41.5N/AN/A是ST50点胶台式点胶机D441-412.2N/AN/A是ST60烘干隧道炉

9、12.5N/AN/A是ST70衔铁组件充磁充磁机11.0磁通量Ppk=1.56N/A是ST80铆铁心自动铆铁心机12.3轭铁间距Ppk=1.34N/A是ST90基座部件总装N/A0N/AN/AN/A是ST100机械参数测试机械参数测试机TOP-98012.2N/AR&R%30%是ST110罩盖板N/A0N/AN/AN/A是ST120电气参数测试电气参数测试机TOP-98812.2N/AR&R%5Kg,Ppk=1.44N/A是ST160铜导线剥线自动剥线机12.0N/AN/A是ST170点焊 铜导线储能点焊机HDR800Q12.1焊接拉拔 力2Kg， Ppk=2.32N/A是ST180锡焊 铜导

10、线电烙铁焊台及工装夹具12.0N/AN/A是ST190套热塑 管N/A0N/AN/AN/A是ST200包装N/A0N/AN/AN/A是MSA标准1）选定分析的测量系统，包括以下5个参数的测量系统：触点间隙、触点压力、线 圈电阻、吸合电压、释放电压。2）针对每项测量系统，各选定10只代表参数变化的产品；3）由买方和卖方各提供1名操作人员；4）每位操作人员各针对一个产品重复测量23次，并记录在MSA模板表格内;5）计算出R&R结果，包括AV（人员的变异）、EV（仪器的变异）、PV（产品的变异）、TV（总变 异）、R&R%（重复性和再现性所占的比例）；6）判定标准： R&R%10%,可接受测量系统；

11、 10%R&R%30%,不可以接受；4.3设备使用情况表2所列的是生产线设备的维修改造记录，详见219.FORM.GWJ.019设备档案卡。表2.设备维修改造记录设备日期维修/改造原因维修/改造内容结果点胶 机2011-11-20D4加热管不加热更换加热管备件，并增加导热膏OK2011-12-03基座与点胶模板间隙太大，基座定位不准，导致频繁撞针取A模板，右侧加0.2mm，上侧加0.4mm垫片OK2011-12-05连接片由软连接变硬连接，与点胶模板干涉取A模板，铣出硬连接片让位槽OK2012-02-19基座外形尺寸变大，与点胶模板配合太紧，影响放置效率取B模板，右侧加0.1mm，上侧加0.3

12、mm垫片，并铣出硬连接片让位槽OK2012-04-02D4出胶阀堵塞，不出胶清洗或更换出胶阀（待处理）待绕线 机2011-12-17绕线机人工上下料慢，节拍慢供应商来售后服务，更改程序为C219UP，使产品卸料 是针脚向上，省去人工翻转动作时间。OK2011-12-1714#张力器挂不住线，无法调张力供应商来售后服务，调整张力器的弹簧旋钮，并培训类 似故障处理方法。OK焊锡机2011-12-10出料皮带跑偏。供应商寄送备件更换。OK2011-12-17自动加锡不加锡，设备无状态提示。供应商来售后服务，更改程序，增加自动加锡有无功能。OK2012-02-21八工位芯轴高度不一致，导致沾锡 不足和

13、烫伤的不良多。第4工位的D轴和第5工位的CD轴，拆下、调整芯轴 定位板的高度。OK2012-02-21针脚预弯时，线圈始端缠头绷紧滑 落，使得沾锡不足不良多。将第2工位预弯机构的气缸关闭，不进行预弯，直接沾 锡。同时调整绕线机程序，升高始端缠头高度。OK2012-02-21沾锡后针脚打弯，电阻测试不良多。调整第6工位的折弯机构的底板位置，使折弯圆杆让开 针脚。OK铆 铁 心 机2012-02-11因拨叉横移卡料，人为敲击，导致轭铁定位模条断裂供应商寄送备件更换“铆压料道中”OK2012-03-30线圈分料卡料频繁供应商过来售后维护，线圈上下分料块，拆下，氯弧焊 加料，并铣出定位台阶，加高，抛光

14、。OK2012-03-31线圈架毛边大，导致铁心机拨叉横移卡料，故障报警频繁供应商过来售后维护，拨叉拆下，单边各线切割0.1mm 让位。OK机械参数测试机2012-02-25设备掉气后重启动，导致力传感器探头被横移拨叉撞断供应商寄送备件，更换力传感器LVS-1KA，并重新用砝码校准OK电气参数测试机2012-02-22锰铜电阻测试结果在电脑显示不出 来供应商寄送一台微欧计更换，并通过网络远程控制，更 改程序和串口号。OK2012-02-22测试出来时触点是断开状态，而客户要求产品交货时触点状态是吸合供应商通过网络远程控制，更改程序，使测试合格的产 品触点状态改为吸合。OK为满足最大设计产能，对

15、瓶颈工序需增加设备来平衡整条线的生产节拍，对于自动化程 度高的单工位设备，其设备节拍就应达到生产线的节拍，比如绕线机；而自动化程度不高的 标准设备比如点焊机，就得根据订单需求量的增大而灵活增加。故现阶段的设备及人员是不 足以满足设计产能的，从各工序的节拍分析可得出现阶段生产线的最大单班产能是4000至 4500只，当订单量超过时就需要增加部分设备及人员，如表3所示。表3.满足设计产能需增加的设备工序号/工序名称设备名称设计工位现有设备 数量不足数量ST140点焊连接片点焊机HDN36Q及电极夹具202ST150点焊铜刷线点焊机HDN36Q及电极夹具211ST170点焊铜导线储能点焊机HDR80

16、0Q及电极夹具312吹灰除尘工业吸尘器及吸尘管道101从图3可看出，现阶段ST03动簧尾部整形和ST04动簧整体整形工序并不在工艺布局 图内，这两个额外工序是为了弥补动簧设计上的不足而临时增加的，当产品设计定型后通过 供应商的冲压模具来获得预定的动簧角度，故此两工序待产品设计定型后应取消。人行通道5、布局设计由各工序的操作时间和整条线的节拍可计算出各工序的设备及人员数，根据选用设备的 外形尺寸、额定功率、耗气量可定出设备的摆放以及电/气布置图，再综合考虑各工序的库 存量、物料搬运周转距离、人员移动等，将生产线的工位桌、设备、人员、物料、通道、电 气源等生产要素按照周转距离最短、人员移动最小、安

17、装成本最低、空间占用最少等最优原 则组成一条U型生产线，219生产线工艺布局如图3所示。6、工艺参数的固化为主动保证产品质量提前做好预防，设备工艺参数固化受控并使专人对其管控十分必要， 故规定已固化的工艺参数由技师在开班前确认，频次为1次/班，记录表格为 219.FORM.GWJ.015换单检查表-工艺点检，若发现参数不在规范内须及时调整；设备 工艺参数须由培训考核过的技师或有权限的工程师来调整；219磁保持继电器半自动线工艺 参数见表4：表4.工艺参数表序号工序号/工序名称工艺参数规范1ST01绕线绕线工作程序C219UP2绕线张力80120g3ST02焊锡助焊剂高度助焊剂液面高于升降槽，沾

18、到针脚但不高于线圈架4针脚预热位置13.0 13.25针脚沾锡位置20.0 20.36针脚预热时间0.20.3秒7沾锡停留时间2.02.5秒8助焊剂停留时间1.52.0秒9沾锡温度360 400C10线圈电阻上下限72 88 Q11ST03动簧尾部整形057动簧尾部高度0.70 0.90mm12ST04动簧整体整形初始触点间隙0.35 0.5 mm13ST40基座部件装配气缸压力0.4 0.6MPa14气缸延时0.51.0秒15ST50点胶胶的贮存条件2C8C，使用前必须恢复到室温16点胶气压0.4 0.6MPa17点胶头预热温度35C45C18点胶程序号01#19ST60烘干烘干速度0.11

19、 0.1520烘干温度115C125C21ST70衔铁组件充磁充电电压400500V22ST80铆铁心气缸气压0.4 0.6MPa23ST100机械参数检验测试电压9.0 9.2VDC24测试程序JMF-219C25触点间隙0.6 0.9mm26触点压力250850cN27ST120电气参数检验测试电压9.0 9.2VDC28测试程序JMF-219C29微欧计量程2mQ30取样电阻285315|jQ31绝缘电阻4000Vr.m.s, 1s32介质耐电压1500Vr.m.s, 1s33线圈电阻72 88 Q34吸合电压2.4 6.0VDC35释放电压2.4 6.0VDC36接触压降30mV37吸

20、合回跳时间2.0ms38ST130铜刷线并线焊接规范239预压时间0.6秒40保压时间0.3秒41剪切长度39.0毫米42前进/后退速度99.0毫米/秒43ST140-150点焊连接片焊接规范0144保压时间67 CYCLE45焊接电流7.5 8.5KA%46上下电极最小间距3.5 4.0 mm47ST160铜导线剥线全长红黑125mm或白绿蓝150mm48前后端剥皮5mm49ST170点焊铜导线焊接电压175 225V50预压时间0.10.3秒51气缸气压0.3 0.4MPa52ST180锡焊铜导线电烙铁温度档400450 C53ST190套热塑管热风枪调温档6-7档7、主要工艺问题点及对策

21、从2012年3月开始的小批量试产情况看，遇到主要设备问题及措施参见 219.FORM.GWJ.019设备档案卡，而工艺问题集中体现在部分工序的节拍不匹配和部分 模号的产品终检一次合格率低。7.1节拍三月份小批量试产阶段各工序的节拍统计如图4所示，其中ST60烘干通过增大产品在 隧道炉的摆放面积得以改善至3.0秒以内，ST80铆铁心通过解决铁心机的线圈卡料问题， 其节拍已达到设计要求，ST191吹热塑管节拍慢的问题可由目前的热风枪单个吹的工艺改为 整体短时间进烘箱固化的方法来解决，而ST180点焊铜导线及ST190套热塑管只能通过增加 设备和人员来解决其瓶颈问题;其它工序随人员操作熟练度的进一步

22、提高都可达到设计节拍 2.5秒/只的要求。clQgl-s L6L1S 06 一版 OSLIS GUIS 邑柘 eHs DP-LS 哥 lhgo o二l-co ooLls 爸S 邑S Es clg 柘 GE OVHW M右 ops 合质 ZQ质 8柘 吕质工序号图4.节拍统计（3月份）7.2 一次合格率FTT一次合格率的具体情况及分析对策参见3月份的生产报表，FTT从30%到80%波动大， 在此不再赘述。采取的临时措施是对零组件进行分模穴号配对生产，临时增加动簧尾部整形 和整体整形两道工序来获得合适的超行程和初始触点间隙；并将一次检验合格品/不良品分 开，对一次检验不良的产品进行分类，用人工调校的额外返工来减小报废。但根本的解决办 法应该是从产品设计上对动簧部分的吸反力与磁吸力的匹配加以改善。今后工艺上对提高终检一次合格率的改进方向为：1）进一步提高ST60烘干后的初始触点间隙的一致性；2）超行程、触点间隙、触点压力、动作电压的关系曲线；3）为包容零组件尺寸变差大、产品磁力匹配范围窄等问题，应开发自动调校设备，通 过自动测量计算触点间隙并自动调整触点间隙、动簧角度来实现超行程、触点压力和动作电 压可调，但前提条件是产品结构作相应的设计变更。