電動(dòng)工具開關(guān)壽命測(cè)試裝置執(zhí)行部分研制

沈剛

摘 要：電動(dòng)工具開關(guān)壽命測(cè)試執(zhí)行裝置主要由PLC控制系統(tǒng)、機(jī)殼和執(zhí)行裝置三個(gè)部分組成。利用電磁鐵吸合的運(yùn)動(dòng)控制操作桿按下和回復(fù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)工具開關(guān)的控制。主要對(duì)該裝置進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并具體說明了其工作原理、基本結(jié)構(gòu)、零件結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)過程。

關(guān)鍵詞：開關(guān)夾具；測(cè)試裝置；電動(dòng)工具；PLC控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM564 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.111

按鈕開關(guān)是用來切斷和接通控制電動(dòng)工具的通斷，是電動(dòng)工具的重要部件之一。開關(guān)由絕緣殼體、上觸頭和下觸頭構(gòu)成。觸頭被用來閉合或斷開電路，其經(jīng)過一定時(shí)間的動(dòng)作以后，會(huì)逐漸喪失正常的開閉功能，例如接觸不良、觸頭不動(dòng)作等，因此任何開關(guān)都有使用壽命。

1 總體方案設(shè)計(jì)

《手持式電動(dòng)工具的安全第一部分：通用要求》（GB 3883.1—2008）對(duì)開關(guān)壽命測(cè)試的具體要求有：開關(guān)能經(jīng)受10 000次接通和斷開電動(dòng)工具空載運(yùn)行時(shí)的電流。電動(dòng)工具開關(guān)壽命測(cè)試裝置執(zhí)行部分主要由電磁鐵、操作桿、接觸器、機(jī)架支撐件、開關(guān)夾具和電動(dòng)工具夾具組成。PLC控制電磁鐵的運(yùn)動(dòng)，從而控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的按下和回復(fù)，通過通電開關(guān)的開啟、閉合信號(hào)來判斷開關(guān)是否完好。

2 電磁鐵的選擇

電磁鐵是利用載流鐵芯線圈產(chǎn)生的電磁吸力來操縱機(jī)械裝置，以完成預(yù)期動(dòng)作的一種電器。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，電池鐵滑動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)方向是水平方向，并要保持力不變。負(fù)載周期（Duty cycle）：連續(xù)工作（通電時(shí)間>5 min）；電源類型：220 V交流電；沖擊振動(dòng)：高頻率、小振幅的振動(dòng)；鏈接方式：電磁鐵外殼上的螺絲孔與工作臺(tái)面用螺栓連接；電源線連接：引線加端子；尺寸大小：30 mm×30 mm×80 mm。

3 開關(guān)夾具的設(shè)計(jì)

由于電動(dòng)工具開關(guān)的大小不同，所以要求開關(guān)的夾具是可調(diào)式的。

開關(guān)夾具可以由水平方向的2條U槽調(diào)節(jié)前后的位置，在垂直方向又有一根手?jǐn)Q式夾緊螺絲柱夾緊，這樣就適用于不同型號(hào)的開關(guān)裝夾。

4 電動(dòng)工具夾具的設(shè)計(jì)

由于測(cè)試裝置工作時(shí)電動(dòng)工具是通電工作的，為了讓電動(dòng)工具固定在一個(gè)地方，不讓它因振動(dòng)移位而發(fā)生事故，所以需要設(shè)計(jì)電動(dòng)工具夾具。首先在工作臺(tái)面上鉆80個(gè)φ12的螺絲孔。其中，縱向上一列有8個(gè)，中心距為35 mm；橫向上一行有10個(gè)，中心距為40.夾緊卡板的兩端有兩個(gè)“U”形孔，這樣就可以根據(jù)電動(dòng)工具的大小來選擇螺絲柱的位置。

5 電磁鐵執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

電磁鐵執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)如圖1所示。

本機(jī)構(gòu)將電磁鐵作為交流推拉式電磁鐵，推力為250 N，行程為30 mm，通過4顆機(jī)牙螺絲與執(zhí)行機(jī)構(gòu)殼體連接。作桿為直徑24 cm的圓柱形鑄鐵件，在其內(nèi)部裝上一條彈簧，這樣就可以在電池鐵將其推出去時(shí)，用彈簧的回力使其回到原來的位置。彈簧形變力的計(jì)算公式為：

F=kλ. （1）

式（1）中：F為彈簧的應(yīng)力；k為彈性系數(shù)；λ為彈簧的形變量。

由于電磁鐵的行程只有30 mm，所以彈簧的形變量也只有30 mm，而k為固定值，為0.8，所以F=kλ=0.8×30=24 N。因此，實(shí)際執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)開關(guān)的作用力為電磁鐵的推力-彈簧的形變應(yīng)力=226 N。該裝置的殼體上有4個(gè)耳朵，能使專用的夾具固定在工作臺(tái)上。

圖1 電磁鐵執(zhí)行機(jī)構(gòu)

6 機(jī)架的設(shè)計(jì)

6.1 機(jī)架主體的設(shè)計(jì)

機(jī)架的支撐件由3 mm厚的鋁合金彩鋼管焊接而成，焊接方式為高頻電阻焊鋼管（ERW鋼管）。鋼管焊接后，經(jīng)過退火處理，焊接內(nèi)應(yīng)力得到改善，因此ERW鋼管的綜合機(jī)械性能較好。整體焊接完成后，在其上面鉆3～3.2 mm的孔用于連接面板。支撐件切口要平整，無毛刺。焊接過渡處要圓滑，然后清理其表面，最后進(jìn)行噴塑處理。這樣就可以防止生銹，提高設(shè)備的使用壽命。

6.2 機(jī)架面板的設(shè)計(jì)

機(jī)架的面板由2 mm厚的鋁合金板金折彎制成，折彎處留下4 mm長(zhǎng)度的止裂槽，以有效避免折彎造成的拉傷，影響塑件的強(qiáng)度。然后對(duì)其表面進(jìn)行去毛刺處理，然后清除雜物，最后進(jìn)行噴塑處理。噴塑材料為Q235，噴塑厚度要均勻，噴塑完成后靜放12 h以上。

7 結(jié)束語

電動(dòng)工具開關(guān)壽命測(cè)試執(zhí)行裝置的程序是按電動(dòng)工具開關(guān)的要求按10 000次，運(yùn)行周期為30 s。該測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)合理、成本較低，且操作簡(jiǎn)單。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：王霞〕