自动化电气开关加工用冲孔设备设计

段兰兰　谌玮

摘 要：本文针对电气开关冲孔加工时，易出现冲孔头温度过高，造成冲孔头使用效率低，以及冲孔过程中产生的废屑四处飞溅，对环境造成污染等问题，探索设计一种能有效降低冲孔头加工温度和自动收集冲孔废屑的设备。

关键词：电气开关冲孔加工;冲孔头温度;使用效率;冲孔废屑;自动收集

开关是指一个可以使电路开路、使电流中断或使其流到其他电路的电子元件，开关的原理是接点的“闭合”表示电子接点导通，允许电流流过，“开路”表示电子接点不导通形成开路，不允许电流流过，通过电气开关对电气设备进行控制，电气开关加工时需要通过冲孔设备进行冲孔加工。

现有技术中，在对电气开关进行冲孔加工时，加工台及电气开关的表面会出现冲孔废屑，废屑四处飞溅并掉落在地面上，对环境造成污染，需要工作人员对地面废屑进行及时处理，操作复杂，费时费力不便于对废屑进行收集;且在冲孔过程中，冲孔头表面的温度较高，在长时间使用后，容易导致冲孔头因高温而发生损坏，冲孔头更换的频率较高，提高了使用成本，降低了电气开关的冲孔效率。

1 设计思路

根据上述背景中提出的问题，电气开关冲孔设备在工作中需要解决两个问题，一是冲孔头工作中温度过高，影响使用寿命的问题;二是冲孔过程产生的废屑，易对环境造成污染、增加工作人员劳动力的问题。针对以上两个问题，本文提出以下设计思路：（1）采用内部降温和外部降温的方式对冲孔头进行降温，如利用冷凝管和风机进行物理降温;（2）设计V型导屑架，并在导屑架安装振动电机，提高废屑的收集效率，避免废屑堆积，保证废屑收集的质量。

2 结构设计

基于以上设计思路，本文提出如下技术方案：

图1为设计的电气开关用冲孔设备总体结构图。工作台上方是冲孔与散热装置，安装架3设计成“凹”字形板状结构，由一组水平板、一组倾斜板和一组竖直板组成，其中倾斜板通过焊接方式焊接在水平板上，竖直板焊接在冲孔台8的表面上。冲孔机构2通过螺纹联接安装在安装架1上，由一组气压缸、一组减速电动机和一组冲压连接头组成，减速电动机通过螺纹连接在气压缸的气动输出端，冲压连接头传动连接在减速电动机的动力输出端，冲头3通过螺纹联接在冲压连接头的内部，对电气开关进行冲孔加工时，启动减速电动机和气压缸，冲头3将对电气开关进行自动化冲孔，冲孔效率高。

为降低冲孔加工过程中冲头3温度高的问题，本文提出以下两种解决方式：

（1）在冲孔机构2上设置冷却装置：如图1和图2所示，冲孔机构2的表面螺接有防护架4，防护架4呈空心圆柱状结构，设置在冲孔头3的外端，冲孔头3通过防护架4的空心部分内部螺接在冲孔机构2的表面;且防护架4内壁螺接有安装套5，安装套5由一组“凸”字形板和一组圆环组成，圆环焊接在“凸”字形板的突出部分表面，安装套5的内部螺接有冷凝管6，冷凝管6螺接在圆环的内部，安装套5与冷凝管6均设置有多组。在冲孔过程中，冷凝管6通过安装套5固定在防护架4的内部，通过冷凝管6对防护架4的内部进行冷却降温，进而使得冲孔头3的温度降低，保证了冲孔头3的使用质量和使用寿命，使用效果好。

（2）在安装架1上安装风机降低冲头3表面温度：在安装架3的左右两侧各安装一组风机，两组风机7均由一组减速电动机和一组扇叶组成，扇叶传动连接在减速电动机的动力输出端表面，两组减速电动机通过螺纹联接连接在安装架1突出部分倾斜板的内壁上。在冲孔的过程中，启动两组风机7，不仅能有效降低冲头3的表面加工温度，保证冲头3的使用质量，同时两组风机产生的风力可将冲孔产生的废屑吹至导屑架9的内部。

对于冲孔过程中产生的废屑，为防止废屑四处飞溅，减少工作人员的劳动力，防止对环境造成污染，本文拟采用如下方式解决：

如图3所示，在冲孔台下方设置导屑架9，导屑架9由一组“凹”字形板和一组空心圆台组成，“凹”字形板的水平部分焊接在冲孔台8的表面，空心圆台表面面积大的一端焊接在“凹”字形板的水平部分下表面，空心圆台表面面积小的一侧内壁设有内螺纹，集屑筒13的表面设有外螺纹，集屑筒13通过内螺纹螺接在空心圆台表面面积小的一侧内部。，在冲孔过程中，启动两组风机7，通过两组风机7产生的风力将废屑吹至导屑架9的内部。

同时，为防止废屑在导屑架9上堆积，如图3和图4所示，导屑架9的内壁滑动连接有振动板10，振动板10的表面焊接有弹簧11，弹簧11焊接在导屑架9的内壁，振动板10的表面螺接有振动电机12，导屑架9的内部螺接有集屑筒13，振动板10呈弧形板状结构，振动板10设置有两组，振动板10的弧度与导屑架9上空心圆台倾斜面的弧度相同，振动板10的表面焊接有定位块，导屑架9的倾斜面内部设有定位槽，定位块滑动连接在定位槽的内部，弹簧11设置有多组，多组弹簧11焊接在振动板10的外侧表面，振动电机12螺接在振动板10外侧表面的中间部分，废屑进入到导屑架9的内部后，启动振动电机12，通过振动电机12带动振动板10产生振动，使得废屑快速的通过振动板10进入到集屑筒13的内部，废屑不会堆积在振动板10的表面，保证了废屑的收集质量和收集效率，通过弹簧11的弹性作用，增加了振动板10的振动幅度，进一步提高了废屑的收集效率，通过导屑架9对废屑进行收集，不需要人工进行处理，不对环境造成污染。

3 工作原理

根据各部分工作原理和工作效率计算，本设置中气压缸的型号可采用MGPM16-10Z，减速电机的型号可采用68KTYZ，振动电机12的型号可采用HY，气压缸、减速电机和振动电机12均与外接电源电性连接，实际工作时，将冲孔头3通过防护架4螺接在冲孔机构2的内部，将电气开关固定在冲孔台8的表面，然后控制冲孔机构2上气压缸的伸缩并将电机打开，然后通过冲孔头3对电气开关进行冲孔加工，在冲孔加工过程中，启动两组风机7，加工过程中产生的废屑通过风机7产生的风力作用脱离电气开关表面，然后废屑进入到导屑架9的内部，保证了冲孔头3对电气开关冲孔的质量，同时通过风机7产生的风力作用对冲孔头3进行散热，保证冲孔头3的使用质量和使用寿命，废屑进入到导屑架9的内部后与振动板10的表面相接触，振动电机12带动振动板10的表面产生振动，通过振动作用使得废屑快速通过振动板10并进入到集屑筒13的内部，完成对废屑的收集，结构简单，废屑不会堆积在导屑架9的内壁，提高了废屑收集的效率，不对环境造成污染，在加工过程中，冷凝管6通过安装套5螺接在防护架4的内部，通过冷凝管6对防护架4的内部进行冷却降温，进而使得冲孔头3表面的温度得到有效降低，进一步地保证了冲孔头3的使用质量和使用寿命，使用效果好，适合推广。

4 设计优点

与现有技术相比，本设计有以下优点：

（1）在冲孔过程中启动风机，电气开关及冲孔台表面的废屑通过风机的风力作用进入到导屑架的内部，然后廢屑与振动板的表面相接触，振动电机带动振动板上下振动，废屑快速的通过振动板进入到集屑筒的内部，通过弹簧的弹性作用，增加振动板的振动幅度，提高了废屑的收集效率，同时避免废屑堆积在导屑架的内壁，保证了废屑收集的质量;

（2）冲孔过程中，启动两组风机，两组风机产生的风力对冲孔头的表面进行散热，进而保证了冲孔头的使用质量，同时冷凝管通过安装套螺接在防护架的内部，通过冷凝管降低防护架内部的温度，进而使得冲孔头的温度得到降低，进一步地保证了冲孔头的使用质量和使用寿命，使用效果好，适合推广。

参考文献：

[1]肖冰冰.电气开关故障原因及保护措施探究[J].机械管理开发，2016（05）：119-120.

[2]郭润兰，马海龙.基于热控薄膜冲孔深度的仿真分析[J].中国包装，2015（12）：32-35.

[3]周振东.冲孔打桩机高效运行控制设备的研制[D].西安：西安工业大学，2016.

[4]史敏，高颖阁，罗海国，等.一种侧围外板气动冲孔装置[J]，装备制造技术，2015（02）：168-169.

[5]何梦辉，宋曙平，李大鹏.浅谈汽车底盘纵梁冲孔加工设备的应用与前景[J]，锻压装备与制造技术，2016（01）：68-69.

[6]李大鹏，宋曙平.汽车纵梁板料冲孔送进装置的改进[J].现代零部件 . 2012（06）：82-83.

[7]李大鹏，周丽丽.冲床中心线定位装置[J].制造技术与机床.2012（02）：77-78.