呂偉江　李洋　金丹丹　方子捷

摘 要：隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的物質(zhì)需求不斷增加，對(duì)于家居裝潢業(yè)等工作方面對(duì)工具的要求也在提高，就現(xiàn)在市場(chǎng)上常見(jiàn)的電動(dòng)產(chǎn)品來(lái)看，往往造型和使用方面實(shí)用性高，并且可以提高工作效率的產(chǎn)品或附加工具的產(chǎn)品越發(fā)受到顧客的青睞。為了減少手槍鉆在工作過(guò)程中的不必要二次做工，改變其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，用物理機(jī)械結(jié)構(gòu)——定向軸承原理，保護(hù)螺栓螺絲不被損壞，提高使用者使用手槍鉆的舒適度。

關(guān)鍵詞：保護(hù)性;手槍鉆;定向軸承;產(chǎn)品改良

一、手槍鉆使用過(guò)程的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀研究

在家居裝潢行業(yè)較為常見(jiàn)的工具手槍鉆存在著問(wèn)題。我們發(fā)現(xiàn)，市面上現(xiàn)有的手槍鉆采用直軸傳動(dòng)，當(dāng)螺絲被擰緊時(shí)，直軸傳動(dòng)易損傷螺絲紋路，造成安裝之后無(wú)法拆卸的后果，造成螺絲損壞，手槍鉆使用情況往往是較長(zhǎng)時(shí)間量，長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)間會(huì)使勞動(dòng)者容易產(chǎn)生疲憊麻木心理，這種狀態(tài)下極其容易把螺栓的螺紋或者螺栓螺帽上的十字紋路損壞，而木工螺絲的螺紋或螺栓螺帽上的十字紋路損壞，會(huì)導(dǎo)致螺絲的二次拆卸產(chǎn)生巨大的遺留問(wèn)題，調(diào)研后發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上現(xiàn)有的手槍鉆開(kāi)關(guān)方式都是以在開(kāi)關(guān)處利用電阻的形式來(lái)限制手槍鉆的轉(zhuǎn)速，但對(duì)于初次使用者來(lái)說(shuō)，手上的力度掌握熟練不夠，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速時(shí)快時(shí)慢，極其容易損傷電鉆本身的機(jī)體結(jié)構(gòu)的同時(shí)還會(huì)影響工作效率。轉(zhuǎn)速過(guò)快時(shí)，容易損傷螺絲的螺紋和工作載體，轉(zhuǎn)速過(guò)慢時(shí)工作效率太低。使勞動(dòng)者面臨著工作量加大或者損失螺絲損壞工作平面或二次做工的問(wèn)題。

二、手槍鉆產(chǎn)品特點(diǎn)

現(xiàn)如今市場(chǎng)上手槍鉆基本為單手手持式電鉆，適合在鋼材、木材和塑料上鉆孔，是手持式電動(dòng)工具中使用最為普及的工具之一。其特點(diǎn)是夾頭的模式有金屬夾頭和自鎖夾頭兩種卡扣模式，可以更換為鉆頭工作，可更換多種鉆頭，一物多用，或者使用十字或一字批頭擰螺絲。握把處以人機(jī)工程學(xué)為基礎(chǔ)，符合絕大多數(shù)人的操作習(xí)慣，提高了操作者的操作舒適度。手槍鉆開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)分正反向可調(diào)節(jié)型，并配套有自鎖機(jī)構(gòu)，使用者可以不用長(zhǎng)時(shí)間捏住開(kāi)關(guān)，減少手指勞動(dòng)力。

在安全方面，絕緣等級(jí)為E級(jí)，安全性高，內(nèi)部安裝有電容器，可以減少對(duì)電視機(jī)等使用無(wú)線電的電器的干擾，減速箱的材料經(jīng)過(guò)高頻熱處理，耐高溫、耐磨損。

三、手槍鉆改良設(shè)計(jì)研究

十九大以來(lái)，國(guó)家提倡生態(tài)文明建設(shè)，那么在產(chǎn)品改良設(shè)計(jì)中保護(hù)環(huán)境節(jié)約資源的政策要求必然需要得到充分的體現(xiàn)。本次探究旨在現(xiàn)有手槍鉆的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)附加工具，不改變?cè)A(chǔ)的情況下提高工作效率，減少二次做工，以簡(jiǎn)約，實(shí)用為設(shè)計(jì)主題。

通過(guò)研究，我們?cè)O(shè)計(jì)了一款手槍鉆的附加配件，作為手槍鉆的一種便攜式附加工具，功能性原則性方面，其內(nèi)在結(jié)構(gòu)以大幅度的提升工作效率，減少工作失誤率為首要目的，外觀設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)美學(xué)和人機(jī)工程學(xué)為基礎(chǔ)，手槍鉆配件不能為了片面的美觀性而導(dǎo)致其實(shí)用性下降。手槍鉆作為電動(dòng)螺絲刀的工作對(duì)象常為木頭或較軟的金屬材料，應(yīng)該具有硬度高、抗沖擊、耐磨損、耐腐蝕等基本特點(diǎn)，保證手槍鉆配套附加工具使用過(guò)程中可以正常工作，減少二次重復(fù)做工的概率，滿足了上述要求之后，再綜合考慮其外觀造型的合理性。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，產(chǎn)品要進(jìn)行整體與細(xì)節(jié)的有機(jī)結(jié)合，對(duì)手槍鉆與其附加套筒進(jìn)行符合人機(jī)工程學(xué)的研究，應(yīng)當(dāng)以適當(dāng)降低工人的作業(yè)疲勞程度，減少其失誤率，增加其工作效率為核心目的，通過(guò)對(duì)手槍鉆附加工具的設(shè)計(jì)改良，減少產(chǎn)品在工作中所帶來(lái)的不必要的損耗。作為附加式產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)以提高實(shí)用性為出發(fā)點(diǎn)，在簡(jiǎn)單干練的外形設(shè)計(jì)下要求手槍鉆配件能夠匹配市面上大多數(shù)手槍鉆進(jìn)行使用，同時(shí)要不斷推陳出新，適應(yīng)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。

在直軸傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)下，采用定向軸承原理（定向軸承原理，也叫單向軸承或者超越離合器，包含很多滾軸、滾針或者滾珠，在其固定的滾動(dòng)位置只能朝著一個(gè)方向滾動(dòng)，反向會(huì)產(chǎn)生巨大的阻力或者無(wú)法滾動(dòng)），并對(duì)于螺絲鉆入工作載體后螺帽接觸載體面瞬間產(chǎn)生的巨大阻力加以巧妙利用，達(dá)到傳動(dòng)軸承空轉(zhuǎn)的效果，從而保護(hù)螺絲螺紋。 手槍鉆工作時(shí)，除卻一些特殊用途的螺栓外，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)螺絲進(jìn)入載體（比如木頭），如圖（一） ，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)就是二次拆卸，使螺絲脫離載體。轉(zhuǎn)軸承順時(shí)針工作時(shí)，壓片卡住軸承滾珠使電機(jī)的動(dòng)力傳輸至螺絲刀上，當(dāng)螺絲擰緊后，螺帽和工作載體表面接觸，會(huì)產(chǎn)生巨大的阻力，螺絲會(huì)把這些阻力施加給螺絲刀，螺絲刀則施加反作用力到軸承滾珠，滾珠受力彈開(kāi)壓片，壓片沒(méi)入凹槽，軸承滾珠逆時(shí)針進(jìn)入空槽，使螺絲刀空轉(zhuǎn)，從而保護(hù)螺栓螺帽和螺絲，如圖（二）。二次拆卸時(shí)整個(gè)軸承會(huì)反向旋轉(zhuǎn)，軸承滾珠會(huì)把軸承卡死固定，應(yīng)用定向軸承的原理，防止螺絲生銹等情況下軸承受力空轉(zhuǎn)，導(dǎo)致螺絲拆卸困難。

經(jīng)過(guò)一定的數(shù)據(jù)分析與調(diào)查，團(tuán)隊(duì)成員一致認(rèn)為如果將這種傳動(dòng)結(jié)構(gòu)直接加到現(xiàn)有手槍鉆內(nèi)部傳動(dòng)系統(tǒng)上，會(huì)大幅度增加手槍鉆內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和生產(chǎn)成本，于是我們從套筒中得到啟發(fā)，把這個(gè)傳動(dòng)方式與套筒相結(jié)合，做成手槍鉆的附加式配件，既可減少產(chǎn)品研發(fā)的成本，又可避免手槍鉆直軸傳動(dòng)造成螺栓螺帽和螺絲的損壞。增加了通用性和兼容性，擁有手槍鉆的工作者不必再次購(gòu)買(mǎi)新式手槍鉆，只需要購(gòu)買(mǎi)這個(gè)配件，就可以在使用過(guò)程中有效防止螺紋損壞，減少木工螺絲無(wú)法二次拆卸的情況發(fā)生，大幅度減少重復(fù)做工的發(fā)生概率。

四、結(jié)語(yǔ)

目前市場(chǎng)上與之類(lèi)似功能的產(chǎn)品均存在各種問(wèn)題，若采用風(fēng)炮裝置體積太大，配套使用需要有空氣壓縮機(jī)，便攜程度不夠，這款產(chǎn)品擁有體積小，兼容性高，制造成本低，技術(shù)難度低，現(xiàn)有技術(shù)完全支持其制造生產(chǎn)。

有效解決減少或防止手槍鉆在工作過(guò)程中的不必要二次做工，保護(hù)螺栓螺絲不被損壞，減少二次拆卸的所帶來(lái)的困擾，提高使用者使用手槍鉆的舒適度。在家居裝潢業(yè)和居家等方面都有較大的消費(fèi)前景，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，節(jié)約能源，產(chǎn)品前景可觀。

運(yùn)用最大眾的定向軸承原理的技術(shù)支持，解決最基本的螺栓螺帽上十字紋路損壞問(wèn)題，為了解決工作者平時(shí)工作中的常見(jiàn)問(wèn)題，手槍鉆附加件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是符合當(dāng)代的發(fā)展要求和滿足基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展，用更加簡(jiǎn)單明了的方式來(lái)解決工作過(guò)程中使用手槍鉆所帶來(lái)的問(wèn)題，成為與其相結(jié)合的配套類(lèi)產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB3883.《手持式電動(dòng)工具的安全》.

[2]TS914.5.《電動(dòng)工具發(fā)展概況和趨勢(shì)》.

本文指導(dǎo)老師：胡超。