徐志龙 刘海燕 陈钱林
浙江正泰汽车科技有限公司 浙江温州 325000
摘要：文章首先对汽车继电器超行程的设计背景进行了简要阐述；其后，围绕磁路超行程与结构超行程两个部分，分析了汽车继电器超行程的设计思路；最后，研究了汽车继电器超行程的自动化控制方法。
关键词：结构超行程；磁路超行程；PLC技术
引言：超行程亦称“超程”，指继电器真空开关触头在完全闭合后，其触头可沿接触件方向位移的规定距离。在汽车工业的视域下，做好继电器的超行程设计，一方面能使触头在闭合后仍具备较大的对接压力，从而化解冲击、振动等作用下形成的断开风险，为汽车行驶过程中继电器的稳定运行提供保障。另一方面，当继电器触点正常分开时，超行程也能为触头提供一定的初始动能，从而提高触头分断动作的发生速度，削弱电弧对继电器触点的电磨损程度。
一、汽车继电器超行程的设计背景
现阶段，“如何实现汽车继电器超行程的自动行程”与“如何提高汽车继电器超行程的保持能力”是业内人员普遍关注的焦点问题。究其原因，主要是目前很大一部分汽车继电器生产工作仍以传统的手工装配模式进行，相关人员需要对每个继电器的超行程进行人工检验与修正，以确保相关参数符合继电器的产出投用要求。这样一来，会导致继电器生产与超行程检测对人员素养形成高度依赖。若相关人员并未严格遵守超行程的检测标准，或在校正工作中存在纰漏，将很容易导致超行程不达标的情况出现，对继电器乃至汽车的整体质量产生影响。同时，纯人工的装配模式也费时费力，大大降低了汽车继电器的生产效率。此外，在汽车继电器的结构体系当中，超行程的设计与生产涉及到触头、轭铁、衔铁、基座等多种零件，并表现出链式联动的影响特点。一旦某个或多个零件的实际尺寸与设计尺寸相偏离，将会对超行程整体精度造成不同程度的弱化。而在汽车行驶、继电器运行的过程当中，各零件难免会随着时间延长而逐渐磨损，进而导致超行程误差的不断积累，最终引发较大的系统故障与安全风险[1]。
二、汽车继电器超行程的设计思路
在设计过程中，可将汽车继电器的超行程分为“结构超行程”与“磁路超行程”两个部分。其中，结构超行程即继电器触电闭合时，衔铁至轭铁-衔铁铰接点的距离。该超行程可通过零件组合的方式进行设计控制；磁路超行程则是轭铁-衔铁铰接点至铁芯的距离。该超行程可通过磁路铆接的方式进行设计控制。之所以进行此类分化设计，主要是在汽车的行驶过程中，继电器可能存在超过0.15mm~0.3mm这一标准区间的更大超行程需求。此时，若仅采取磁路铆接的方式获得超行程，将很难满足继电器的特殊动作需求。所以，需要将一部分超行程迁移到零件结构的设计当中，以便从根本上提高继电器的超行程上限，保证继电器作用功能的优质发挥。
具体来讲：
（一）汽车继电器的磁路超行程设计
结合行业经验来看，对于不同规格的汽车继电器，宜采取差异性的磁路超行程设计标准。通常情况下，小型汽车继电器的磁路超行程以0.05mm以下为宜，中型汽车继电器的磁路超行程以0.05mm~0.10mm为宜，大型汽车继电器的磁路超行程以0.08mm~0.13mm为宜。在此基础上，由磁场回路的基本原理可知，在继电器的磁路系统当中，轭铁、衔铁两者的平行贴合越紧密，即磁路超行程的参数越小，漏磁的分散作用越弱，磁路效率也越高。这也就意味着，在对磁路超行程进行放大设计的同时，继电器在磁路效率方面也会付出一定的“代价”。所以，在设计实践中，相关人员应保证继电器的磁路超行程处在上述适宜范围以内，并尽量控制为较小值。同时，保持汽车继电器的磁路处在较低水平，也有利于避免继电器触头后端趋近甚至相接的情况发生，从而防止对其触点间隙形成影响。
（二）汽车继电器的结构超行程设计
在确定磁路超行程的标准参数后，相关人员即可将继电器超行程需求缺口的补足工作放在结构超行程设计当中。实践时，一方面要严格保证链式联动体系下各零部件的尺寸精度与分布精度，以免出现零件误差叠加积累、人为拉长尺寸链的情况。另一方面，也应对弹簧、衔铁、簧片、动触头、静触头、铁芯、轭铁等零件的结构空间进行合理把控，以确保汽车继电器的结构超行程处在较大区间内，对其超过0.3mm的特殊参数需求做出满足。此外，考虑到自动化的超行程设计与生产控制需求，还可对汽车继电器的结构进行适当改动，如可将铁芯末端两段进行整合，使其由三段结构变为两段结构、增大轭铁铆接面与铁芯末端锥台的接触面积等。
二、汽车继电器超行程的自动化控制
在汽车继电器超行程的生产优化过程中，可结合工业领域中常用的PLC自动控制技术，并对相关工艺流程、工位设置进行调整。调整后的主要生产流程为：“铁芯预压→衔铁装配→超行程测量→超行程校正→铁芯铆接→超行程复测→合格产出”。自动化控制系统运行时，PLC控制中心全程驱动各工位进行标准化运行。
首先，将铁芯插入到线圈的中心孔处，并自动控制冲床动作，使铁芯末端锥台在压力作用下与轭铁铆接面相接触，最终埋入铆接孔当中。其后，机械手在PLC操控下移取衔铁套件，并将衔铁装配到轭铁上。此时，汽车继电器的结构超行程已经自动形成，但并未达到完全稳定的状态。再后，用于参数检测的机械压头向下移动，使汽车继电器的动触点与静触点发生连接闭合。同时，布置于压头上的位移传感器会对衔铁、簧片、铁芯等的位移情况进行采集记录，以此获得当前的结构超行程与磁路超行程数值，并传回PLC控制中心处进行设计值对比。若两个数值的和处在设计值的允差区间内，则说明生产合格。最后，在检测合格的情况下驱动液压旋铆机，对铁芯锥台进行铆接处理，使其固定在轭铁上。复位压头，再次进行超行程测量。若合格，则表示继电器的超行程部分符合设计预期，并下料送入后续生产工位[2]。
结论：总而言之，对于汽车继电器而言，超行程是重要的运行指标，若超行程的设计质量处于较低水平，将会对继电器的运行效果、使用寿命产生很大影响，甚至引发继电器的失能故障，对汽车的行驶安全构成严重威胁。所以，相关人员必须要对汽车继电器超行程的参数设计与生产控制进行优化处理，以实现继电器生产效率与投用质量的同步提升。
参考文献：
[1]黄国忠.简述汽车继电器超行程设计及其自动化控制[J].机电元件,2020,40(03):13-16.
[2]史海威.PLC在电气自动化控制中的应用分析[J].中外企业家,2020(04):171.