范云琪

（貴航股份華陽(yáng)電器公司，貴州 貴陽(yáng) 550006）

1 組合開關(guān)結(jié)構(gòu)分析及要求

JK3073組合開關(guān)是我公司為海口海馬汽車有限公司普利特、福美來等轎車配套生產(chǎn)的產(chǎn)品，如圖1所示。組合開關(guān)由燈光控制部分和刮水控制部分組成，其中燈光控制 （遠(yuǎn)光、近光、超車）開關(guān)，通過操縱手柄的上、下及旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)兩塊滑塊通過滑板的移動(dòng)來帶動(dòng)頂銷與滑塊的位置配合，使彈簧接觸片轉(zhuǎn)換接通或斷開，實(shí)現(xiàn)電路控制的目的。為了保證產(chǎn)品的接觸可靠性和10萬次的使用壽命，必須嚴(yán)格控制觸點(diǎn)的接觸壓力，因此產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求產(chǎn)品裝配后接觸座中底座與彈簧接觸片之間的觸點(diǎn)壓力為75～100g， 如圖2所示。

2 彈簧接觸片的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

彈簧接觸片利用板片的彎曲變形而起彈簧作用，主要用于載荷和變形均不大、要求彈簧剛度較小的場(chǎng)合，因用途各異而制成各種形狀。按外形分有直片和彎片等；按板片形狀分有長(zhǎng)方形、梯形、階梯形等。一般采用螺釘或鉚釘?shù)墓潭ǚ绞健Ｓ捎谄瑥椈傻慕Y(jié)構(gòu)中具有圓弧、圓孔和截面形狀的變化，在這些地方會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，當(dāng)靜載荷或載荷變化次數(shù)較少時(shí)，可不予考慮。JK3073產(chǎn)品，彈簧接觸片選用直片長(zhǎng)方形，截面形狀是矩形，采用鉚釘固定方式，如圖3所示。

通過對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的分析可以看出，彈簧接觸片是通過鉚釘鉚接在底座上的，由于A、B兩點(diǎn)存在一定的高度差，當(dāng)鉚釘鉚緊時(shí)，彈簧接觸片產(chǎn)生彈性變形，在B點(diǎn)形成接觸壓力F，因此可以看出當(dāng)?shù)鬃?、觸點(diǎn)、彈簧接觸片等零件尺寸變化時(shí)會(huì)對(duì)接觸壓力F產(chǎn)生影響。當(dāng)頂銷處于未工作狀態(tài)時(shí)，彈簧接觸片可以看作只受接觸壓力F的作用，因此，我們可以作出彈簧接觸片結(jié)構(gòu)和受力簡(jiǎn)圖。如圖4所示，接觸壓力F受撓度fy控制。

2.1 撓度的計(jì)算

由 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中查得，在A點(diǎn)的最大應(yīng)力δmax=F×L／Z。 撓度為

式中:E——材料的彈性模量，MPa；Z——抗彎截面系數(shù)，mm3；I——慣性矩，mm4；fy——撓度，mm。

因?yàn)檫x用的彈簧接觸片截面是矩形，則抗彎截面系數(shù)

慣性矩

式中:b——截面寬度，mm；h——截面厚度，mm。

將式（3）代入式（1）得

由設(shè)計(jì)給出:b=5 mm，h=0.4 mm，L=27 mm，F(xiàn)=75～100g。

由 《航空機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中查得:材料為錫青銅帶QSn6.5-0.1， E=1.15×104kg／mm2，［δ］=34.5kg／mm2。所以，得出

由上可知:當(dāng)彈簧接觸片產(chǎn)生彈簧變形時(shí)，撓度fy在1.6～2.14 mm范圍內(nèi)即可保證接觸壓力F在75～100g之間。

2.2 許用彎曲應(yīng)力的校核

在最大允許載荷［δ］下的最大撓度為3.65 mm，由此可知，我們可以通過調(diào)整頂銷工作尺寸，控制彈簧接觸片的彈性變形量在一定范圍內(nèi)，從而保證彈簧接觸片在產(chǎn)品工作中不會(huì)出現(xiàn)早期失效的現(xiàn)象。

3 誤差分析

通過以上對(duì)彈簧接觸片的受力分析，我們對(duì)觸點(diǎn)接觸壓力下的控制有了準(zhǔn)確的理論依據(jù)。由于在實(shí)際生產(chǎn)過程中，各零件均會(huì)在公差范圍內(nèi)變化，觸點(diǎn)接觸壓力也會(huì)隨之變化，與理論值有一定誤差，根據(jù)撓度計(jì)算公式可以看出，在彈簧接觸片產(chǎn)生變形時(shí)，保證初始撓度fy不變的條件下，接觸壓力F隨著L、h、b 3個(gè)變量的變化而變化。

由撓度計(jì)算公式可以看出，觸點(diǎn)接觸壓力F與彈簧接觸片的厚度h3成正比，因此材料厚度h的變化對(duì)觸點(diǎn)接觸壓力F的影響很大。又因材料厚度是由原材料的公差決定的，故根據(jù)材料標(biāo)準(zhǔn)可以保證h在±0.02mm范圍內(nèi)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)材料公差的極限值，對(duì)彈簧接觸片的初始撓度fy1給出足夠的余量，就可以保證觸點(diǎn)接觸壓力下的變化在規(guī)定的合格范圍內(nèi)。

由撓度計(jì)算公式還可以看出觸點(diǎn)接觸壓力F與L成反比，與b成正比，零件制造過程中L、b變化是很少的，可忽略不計(jì)。在生產(chǎn)裝配過程中產(chǎn)生變化的主要是L，彈片在鉚接中，由于鉚釘?shù)乃删o，造成彈簧與底座存有一定間隙，從而使固定點(diǎn)A相對(duì)后移使L相對(duì)增大，由撓度計(jì)算公式中可以看出F與L3成反比，因此接觸壓力F會(huì)減少。為了保證鉚接工藝的可靠性，我公司已取消手工鉚接，改用設(shè)備鉚接，選用空心鉚釘，采用旋鉚的工藝方法來解決這一問題。

4 檢測(cè)方法

通過以上對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的受力分析和誤差分析，我們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中可以對(duì)零件的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行嚴(yán)格控制。但是實(shí)際生產(chǎn)過程管控中，零件很難做到100%的一致性，生產(chǎn)過程中，零件尺寸總體在設(shè)計(jì)公差內(nèi)波動(dòng)，因此產(chǎn)品在最后組裝過程中，必然會(huì)出現(xiàn)不良品，為了保證產(chǎn)品的最終出廠合格率，必須對(duì)裝配后的接觸座組件進(jìn)行觸點(diǎn)接觸壓力的100%檢測(cè)。

觸點(diǎn)接觸壓力檢測(cè)，大多數(shù)的生產(chǎn)廠家通常使用測(cè)克器檢查，這種檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)是比較直觀，缺點(diǎn)是由于受檢查人手法的影響和零件結(jié)構(gòu)的限制，測(cè)量誤差較大，且檢查速度也較慢，只能用于OTS交樣和小批試裝，不能滿足大批量生產(chǎn)的需要。因此我公司目前使用的是設(shè)備檢查，即觸點(diǎn)壓力檢測(cè)機(jī)，如圖5所示。

采用精密的稱重傳感器，使彈簧接觸片測(cè)試過程中得出精確的數(shù)據(jù)，當(dāng)裝配工人將產(chǎn)品放入載具中，由氣缸將其移至檢測(cè)區(qū)，位移過程中載具固定板下采用雙滑軌的方式，使被測(cè)產(chǎn)品平穩(wěn)到達(dá)檢測(cè)區(qū)，氣缸帶動(dòng)稱重傳感器上升至檢測(cè)點(diǎn)，稱重傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到計(jì)算機(jī)，人機(jī)界面上自動(dòng)顯示出測(cè)試的數(shù)據(jù)，然后氣缸帶動(dòng)傳感器下降，再由氣缸將產(chǎn)品移至起始點(diǎn)。當(dāng)產(chǎn)品檢測(cè)出的數(shù)據(jù)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所需的要求，則設(shè)備上另一個(gè)氣缸帶動(dòng)鋼針在產(chǎn)品上打點(diǎn)標(biāo)識(shí)產(chǎn)品合格，篩選出不良品，保證產(chǎn)品接觸壓力100%合格。

5 總結(jié)

綜上所述，通過對(duì)彈簧接觸片的彈性變形分析計(jì)算，我們可以找到零件尺寸的關(guān)鍵控制點(diǎn)及有效的檢測(cè)方法，影響組合開關(guān)觸點(diǎn)接觸壓力的因素有fy、L、h、b尺寸的變化，在初始撓度fy尺寸保證的情況下，h值的變化是影響觸點(diǎn)接觸壓力的主要因素。

通過對(duì)觸點(diǎn)接觸壓力檢測(cè)方法的比對(duì)，根據(jù)生產(chǎn)的需要，在前期產(chǎn)品的交樣到小批試裝的初級(jí)階段，可以使用測(cè)克器進(jìn)行手工檢測(cè)；當(dāng)進(jìn)行批量生產(chǎn)時(shí)，使用傳感器檢查方法，可以大大提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品品質(zhì)。

［1］徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) （第2版第3冊(cè)）［M］.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［2］第三機(jī)械工業(yè)部第612研究所《航空機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》編輯組.航空機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) （第二冊(cè)下分冊(cè)）［M］.北京:國(guó)防工業(yè)出版社，1979.