电动工具开关寿命测试装置执行部分研制

沈刚

摘 要：电动工具开关寿命测试执行装置主要由PLC控制系统、机壳和执行装置三个部分组成。利用电磁铁吸合的运动控制操作杆按下和回复，实现对电动工具开关的控制。主要对该装置进行了创新设计，并具体说明了其工作原理、基本结构、零件结构和设计过程。

关键词：开关夹具；测试装置；电动工具；PLC控制系统

中图分类号：TM564 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.111

按钮开关是用来切断和接通控制电动工具的通断，是电动工具的重要部件之一。开关由绝缘壳体、上触头和下触头构成。触头被用来闭合或断开电路，其经过一定时间的动作以后，会逐渐丧失正常的开闭功能，例如接触不良、触头不动作等，因此任何开关都有使用寿命。

1 总体方案设计

《手持式电动工具的安全第一部分：通用要求》（GB 3883.1—2008）对开关寿命测试的具体要求有：开关能经受10 000次接通和断开电动工具空载运行时的电流。电动工具开关寿命测试装置执行部分主要由电磁铁、操作杆、接触器、机架支撑件、开关夹具和电动工具夹具组成。PLC控制电磁铁的运动，从而控制执行机构的按下和回复，通过通电开关的开启、闭合信号来判断开关是否完好。

2 电磁铁的选择

电磁铁是利用载流铁芯线圈产生的电磁吸力来操纵机械装置，以完成预期动作的一种电器。根据设计要求，电池铁滑动杆的运动方向是水平方向，并要保持力不变。负载周期（Duty cycle）：连续工作（通电时间>5 min）；电源类型：220 V交流电；冲击振动：高频率、小振幅的振动；链接方式：电磁铁外壳上的螺丝孔与工作台面用螺栓连接；电源线连接：引线加端子；尺寸大小：30 mm×30 mm×80 mm。

3 开关夹具的设计

由于电动工具开关的大小不同，所以要求开关的夹具是可调式的。

开关夹具可以由水平方向的2条U槽调节前后的位置，在垂直方向又有一根手拧式夹紧螺丝柱夹紧，这样就适用于不同型号的开关装夹。

4 电动工具夹具的设计

由于测试装置工作时电动工具是通电工作的，为了让电动工具固定在一个地方，不让它因振动移位而发生事故，所以需要设计电动工具夹具。首先在工作台面上钻80个φ12的螺丝孔。其中，纵向上一列有8个，中心距为35 mm；横向上一行有10个，中心距为40.夹紧卡板的两端有两个“U”形孔，这样就可以根据电动工具的大小来选择螺丝柱的位置。

5 电磁铁执行机构的设计

电磁铁执行机构的设计如图1所示。

本机构将电磁铁作为交流推拉式电磁铁，推力为250 N，行程为30 mm，通过4颗机牙螺丝与执行机构壳体连接。作杆为直径24 cm的圆柱形铸铁件，在其内部装上一条弹簧，这样就可以在电池铁将其推出去时，用弹簧的回力使其回到原来的位置。弹簧形变力的计算公式为：

F=kλ. （1）

式（1）中：F为弹簧的应力；k为弹性系数；λ为弹簧的形变量。

由于电磁铁的行程只有30 mm，所以弹簧的形变量也只有30 mm，而k为固定值，为0.8，所以F=kλ=0.8×30=24 N。因此，实际执行机构对开关的作用力为电磁铁的推力-弹簧的形变应力=226 N。该装置的壳体上有4个耳朵，能使专用的夹具固定在工作台上。

图1 电磁铁执行机构

6 机架的设计

6.1 机架主体的设计

机架的支撑件由3 mm厚的铝合金彩钢管焊接而成，焊接方式为高频电阻焊钢管（ERW钢管）。钢管焊接后，经过退火处理，焊接内应力得到改善，因此ERW钢管的综合机械性能较好。整体焊接完成后，在其上面钻3～3.2 mm的孔用于连接面板。支撑件切口要平整，无毛刺。焊接过渡处要圆滑，然后清理其表面，最后进行喷塑处理。这样就可以防止生锈，提高设备的使用寿命。

6.2 机架面板的设计

机架的面板由2 mm厚的铝合金板金折弯制成，折弯处留下4 mm长度的止裂槽，以有效避免折弯造成的拉伤，影响塑件的强度。然后对其表面进行去毛刺处理，然后清除杂物，最后进行喷塑处理。喷塑材料为Q235，喷塑厚度要均匀，喷塑完成后静放12 h以上。

7 结束语

电动工具开关寿命测试执行装置的程序是按电动工具开关的要求按10 000次，运行周期为30 s。该测试装置的结构合理、成本较低，且操作简单。

参考文献

[1]中国机械工业教育协会组编.工程制图（机械类用）[M].北京：机械工业出版社，2000.

[2]朱梦周，陆锡年.机械工程师手册[M].北京：机械工业出版社，2000.

〔编辑：王霞〕