自動化電氣開關加工用沖孔設備設計

段蘭蘭　諶瑋

摘 要：本文針對電氣開關沖孔加工時，易出現(xiàn)沖孔頭溫度過高，造成沖孔頭使用效率低，以及沖孔過程中產(chǎn)生的廢屑四處飛濺，對環(huán)境造成污染等問題，探索設計一種能有效降低沖孔頭加工溫度和自動收集沖孔廢屑的設備。

關鍵詞：電氣開關沖孔加工;沖孔頭溫度;使用效率;沖孔廢屑;自動收集

開關是指一個可以使電路開路、使電流中斷或使其流到其他電路的電子元件，開關的原理是接點的“閉合”表示電子接點導通，允許電流流過，“開路”表示電子接點不導通形成開路，不允許電流流過，通過電氣開關對電氣設備進行控制，電氣開關加工時需要通過沖孔設備進行沖孔加工。

現(xiàn)有技術中，在對電氣開關進行沖孔加工時，加工臺及電氣開關的表面會出現(xiàn)沖孔廢屑，廢屑四處飛濺并掉落在地面上，對環(huán)境造成污染，需要工作人員對地面廢屑進行及時處理，操作復雜，費時費力不便于對廢屑進行收集;且在沖孔過程中，沖孔頭表面的溫度較高，在長時間使用后，容易導致沖孔頭因高溫而發(fā)生損壞，沖孔頭更換的頻率較高，提高了使用成本，降低了電氣開關的沖孔效率。

1 設計思路

根據(jù)上述背景中提出的問題，電氣開關沖孔設備在工作中需要解決兩個問題，一是沖孔頭工作中溫度過高，影響使用壽命的問題;二是沖孔過程產(chǎn)生的廢屑，易對環(huán)境造成污染、增加工作人員勞動力的問題。針對以上兩個問題，本文提出以下設計思路：（1）采用內部降溫和外部降溫的方式對沖孔頭進行降溫，如利用冷凝管和風機進行物理降溫;（2）設計V型導屑架，并在導屑架安裝振動電機，提高廢屑的收集效率，避免廢屑堆積，保證廢屑收集的質量。

2 結構設計

基于以上設計思路，本文提出如下技術方案：

圖1為設計的電氣開關用沖孔設備總體結構圖。工作臺上方是沖孔與散熱裝置，安裝架3設計成“凹”字形板狀結構，由一組水平板、一組傾斜板和一組豎直板組成，其中傾斜板通過焊接方式焊接在水平板上，豎直板焊接在沖孔臺8的表面上。沖孔機構2通過螺紋聯(lián)接安裝在安裝架1上，由一組氣壓缸、一組減速電動機和一組沖壓連接頭組成，減速電動機通過螺紋連接在氣壓缸的氣動輸出端，沖壓連接頭傳動連接在減速電動機的動力輸出端，沖頭3通過螺紋聯(lián)接在沖壓連接頭的內部，對電氣開關進行沖孔加工時，啟動減速電動機和氣壓缸，沖頭3將對電氣開關進行自動化沖孔，沖孔效率高。

為降低沖孔加工過程中沖頭3溫度高的問題，本文提出以下兩種解決方式：

（1）在沖孔機構2上設置冷卻裝置：如圖1和圖2所示，沖孔機構2的表面螺接有防護架4，防護架4呈空心圓柱狀結構，設置在沖孔頭3的外端，沖孔頭3通過防護架4的空心部分內部螺接在沖孔機構2的表面;且防護架4內壁螺接有安裝套5，安裝套5由一組“凸”字形板和一組圓環(huán)組成，圓環(huán)焊接在“凸”字形板的突出部分表面，安裝套5的內部螺接有冷凝管6，冷凝管6螺接在圓環(huán)的內部，安裝套5與冷凝管6均設置有多組。在沖孔過程中，冷凝管6通過安裝套5固定在防護架4的內部，通過冷凝管6對防護架4的內部進行冷卻降溫，進而使得沖孔頭3的溫度降低，保證了沖孔頭3的使用質量和使用壽命，使用效果好。

（2）在安裝架1上安裝風機降低沖頭3表面溫度：在安裝架3的左右兩側各安裝一組風機，兩組風機7均由一組減速電動機和一組扇葉組成，扇葉傳動連接在減速電動機的動力輸出端表面，兩組減速電動機通過螺紋聯(lián)接連接在安裝架1突出部分傾斜板的內壁上。在沖孔的過程中，啟動兩組風機7，不僅能有效降低沖頭3的表面加工溫度，保證沖頭3的使用質量，同時兩組風機產(chǎn)生的風力可將沖孔產(chǎn)生的廢屑吹至導屑架9的內部。

對于沖孔過程中產(chǎn)生的廢屑，為防止廢屑四處飛濺，減少工作人員的勞動力，防止對環(huán)境造成污染，本文擬采用如下方式解決：

如圖3所示，在沖孔臺下方設置導屑架9，導屑架9由一組“凹”字形板和一組空心圓臺組成，“凹”字形板的水平部分焊接在沖孔臺8的表面，空心圓臺表面面積大的一端焊接在“凹”字形板的水平部分下表面，空心圓臺表面面積小的一側內壁設有內螺紋，集屑筒13的表面設有外螺紋，集屑筒13通過內螺紋螺接在空心圓臺表面面積小的一側內部。，在沖孔過程中，啟動兩組風機7，通過兩組風機7產(chǎn)生的風力將廢屑吹至導屑架9的內部。

同時，為防止廢屑在導屑架9上堆積，如圖3和圖4所示，導屑架9的內壁滑動連接有振動板10，振動板10的表面焊接有彈簧11，彈簧11焊接在導屑架9的內壁，振動板10的表面螺接有振動電機12，導屑架9的內部螺接有集屑筒13，振動板10呈弧形板狀結構，振動板10設置有兩組，振動板10的弧度與導屑架9上空心圓臺傾斜面的弧度相同，振動板10的表面焊接有定位塊，導屑架9的傾斜面內部設有定位槽，定位塊滑動連接在定位槽的內部，彈簧11設置有多組，多組彈簧11焊接在振動板10的外側表面，振動電機12螺接在振動板10外側表面的中間部分，廢屑進入到導屑架9的內部后，啟動振動電機12，通過振動電機12帶動振動板10產(chǎn)生振動，使得廢屑快速的通過振動板10進入到集屑筒13的內部，廢屑不會堆積在振動板10的表面，保證了廢屑的收集質量和收集效率，通過彈簧11的彈性作用，增加了振動板10的振動幅度，進一步提高了廢屑的收集效率，通過導屑架9對廢屑進行收集，不需要人工進行處理，不對環(huán)境造成污染。

3 工作原理

根據(jù)各部分工作原理和工作效率計算，本設置中氣壓缸的型號可采用MGPM16-10Z，減速電機的型號可采用68KTYZ，振動電機12的型號可采用HY，氣壓缸、減速電機和振動電機12均與外接電源電性連接，實際工作時，將沖孔頭3通過防護架4螺接在沖孔機構2的內部，將電氣開關固定在沖孔臺8的表面，然后控制沖孔機構2上氣壓缸的伸縮并將電機打開，然后通過沖孔頭3對電氣開關進行沖孔加工，在沖孔加工過程中，啟動兩組風機7，加工過程中產(chǎn)生的廢屑通過風機7產(chǎn)生的風力作用脫離電氣開關表面，然后廢屑進入到導屑架9的內部，保證了沖孔頭3對電氣開關沖孔的質量，同時通過風機7產(chǎn)生的風力作用對沖孔頭3進行散熱，保證沖孔頭3的使用質量和使用壽命，廢屑進入到導屑架9的內部后與振動板10的表面相接觸，振動電機12帶動振動板10的表面產(chǎn)生振動，通過振動作用使得廢屑快速通過振動板10并進入到集屑筒13的內部，完成對廢屑的收集，結構簡單，廢屑不會堆積在導屑架9的內壁，提高了廢屑收集的效率，不對環(huán)境造成污染，在加工過程中，冷凝管6通過安裝套5螺接在防護架4的內部，通過冷凝管6對防護架4的內部進行冷卻降溫，進而使得沖孔頭3表面的溫度得到有效降低，進一步地保證了沖孔頭3的使用質量和使用壽命，使用效果好，適合推廣。

4 設計優(yōu)點

與現(xiàn)有技術相比，本設計有以下優(yōu)點：

（1）在沖孔過程中啟動風機，電氣開關及沖孔臺表面的廢屑通過風機的風力作用進入到導屑架的內部，然后廢屑與振動板的表面相接觸，振動電機帶動振動板上下振動，廢屑快速的通過振動板進入到集屑筒的內部，通過彈簧的彈性作用，增加振動板的振動幅度，提高了廢屑的收集效率，同時避免廢屑堆積在導屑架的內壁，保證了廢屑收集的質量;

（2）沖孔過程中，啟動兩組風機，兩組風機產(chǎn)生的風力對沖孔頭的表面進行散熱，進而保證了沖孔頭的使用質量，同時冷凝管通過安裝套螺接在防護架的內部，通過冷凝管降低防護架內部的溫度，進而使得沖孔頭的溫度得到降低，進一步地保證了沖孔頭的使用質量和使用壽命，使用效果好，適合推廣。

參考文獻：

[1]肖冰冰.電氣開關故障原因及保護措施探究[J].機械管理開發(fā)，2016（05）：119-120.

[2]郭潤蘭，馬海龍.基于熱控薄膜沖孔深度的仿真分析[J].中國包裝，2015（12）：32-35.

[3]周振東.沖孔打樁機高效運行控制設備的研制[D].西安：西安工業(yè)大學，2016.

[4]史敏，高穎閣，羅海國，等.一種側圍外板氣動沖孔裝置[J]，裝備制造技術，2015（02）：168-169.

[5]何夢輝，宋曙平，李大鵬.淺談汽車底盤縱梁沖孔加工設備的應用與前景[J]，鍛壓裝備與制造技術，2016（01）：68-69.

[6]李大鵬，宋曙平.汽車縱梁板料沖孔送進裝置的改進[J].現(xiàn)代零部件 . 2012（06）：82-83.

[7]李大鵬，周麗麗.沖床中心線定位裝置[J].制造技術與機床.2012（02）：77-78.