AN24型按鈕開關裝配方法及對開關質量的影響

　　工控摘要：本文主要介紹AN24型按鈕開關的結構原理與裝配工藝分析，針對開關在裝配過程中易出現換向不清晰、按動卡滯、接觸電阻不穩定等問題，提出解決的措施。
　　
　　AN24型按鈕開關為雙路按通無照明按鈕開關，適用于在電子和機電設備中起電路轉換控制作用，具有非密封、非短路型、瞬時動作。
　　
　　一、按鈕開關的工作原理及性能指標要求
　　
　　該按鈕開關是一種直線驅動開關，由按鈕組（執動機構）、基座組（接觸機構）、外殼、八方螺母、墊圈、彈簧墊圈等部分組成。
　　
　　在外力作用下，按鈕組（執動機構）的運動，帶動按鈕、接觸組一起向下作軸向運動，促使接觸組與基座組內定接觸組實現接通。當外力消失后，在復位簧的作用下，按鈕組等零件回到原位，同時開關斷開，從而實現電路的轉換。
　　
　　（一）執動機構的結構特點及工作原理
　　
　　執動機構（按鈕組）是本開關的重要組成部分，它是由按鈕、接觸組、基座、套圈、壓簧、墊圈、鋼球等8個零件組成。
　　
　　其功能是當按鈕受外力作用時，帶動接觸組等一起向下作直線運動，同時壓縮復位壓簧，促使接觸組與基座內接觸組接觸，實現通斷功能。當外力消失后，在復位簧作用下，按鈕等零件回復原位。
　　
　　（二）按鈕的結構特點及工作原理
　　
　　按鈕是本開關的一個關鍵部分，它由按鈕頭、推桿圓鉚組成。按鈕在執動機構中起著至關重要的作用，它的裝配質量高低直接影響了整個開關的zui終成功與否。
　　
　　（三）基座組的結構特點及工作原理
　　
　　基座組件是本開關的接觸機構，它由接觸組、焊片、基座、鉚釘等零件組成。為保證接觸組接觸穩定可靠，需保證1、2、3、4接觸點位置鉚裝后達到φ7.6mm。
　　
　　要達到該尺寸無形中增加了裝配過程中的難度。在執動機構內的接觸組向下運動并且與之接觸過程中，接觸簧片發生彈性變形，帶動接觸點與接觸組可靠接觸，實現電路導通，當外力消失后，接觸簧片帶動接觸點回復原位。
　　
　　二、開關裝配過程中易出現的質量問題
　　
　　（一）開關接觸電阻不可靠的問題
　　
　　接觸電阻主要受材料的物理性能，接觸壓力，幾何形狀，接觸電流和通電流的時間，接觸材料的化學穩定性，抗電侵蝕性，抗磨性等因素的影響。
　　
　　1材料的物理性能
　　
　　a）接觸電阻與接觸材料的電阻率有密切關系，在相同條件下，電阻率高的材料其接觸電阻也高。
　　
　　b）接觸電阻與材料的硬度有關，同種材料，在相同接觸條件下，硬度較高的狀態比硬度較低的狀態接觸電阻高。
　　
　　2接觸壓力
　　
　　選擇穩定的接觸壓力，使接觸對保持良好的接觸。
　　
　　3幾何狀態
　　
　　a）觸頭曲率半徑在相同壓力下，觸頭曲率半徑大則按接觸面積大，接觸電阻小。觸頭壓力很小的接插件和小容量的觸頭，多用點一點接觸或點一面接觸形式。較大容量的觸頭則多采用線接觸或面接觸形式。
　　
　　b）表面光潔度：
　　
　　觸頭表面光潔度越差，越容易污染和生成晦暗薄膜，接觸電阻越大。
　　
　　4接觸電流和通電流的時間
　　
　　接觸電阻在一定范圍內受接觸電流大小的影響，但影響不大。
　　
　　5其他因素
　　
　　包括接觸材料的化學穩定性，抗電侵蝕性，抗磨性等影響接觸電阻的大小和穩定性。
　　
　　綜上所述，在裝配中會影響接觸電阻的因素是觸點間的接觸壓力、觸點在鉚接時的表面光潔度以及觸點表面是否清潔。如圖1所示。
　　　　隨著觸點壓力的增加，而接觸電阻逐漸減小，但當接觸壓力達到一定值時，則接觸電阻基本穩定，在接觸電阻穩定的前提下，當接觸壓力過大，將直接影響開關使用壽命，使開關早期失效，且手感也不好。
　　
　　另一方面，觸點在鉚接時，鉚頭成型面的光潔度也是很重要的，而且鉚接完成后，需對觸點進行進行清洗、清潔，提高觸點的抗氧化能力。
　　
　　6除以上原因外對本開關來說，基座內4個接觸組鉚裝后的接點位置對開關的接觸電阻、手感等也有至關重要的影響。如φ7.6mm尺寸過小，易造成開關換向不清晰、手感差；若該尺寸偏大，易造成開關接觸不可靠，或*不接觸，從而導致開關失效。
　　
　　（二）開關出現卡死現象
　　
　　本開關執動機構內的上座是執動機構內的重要零件，執動機構的按壓動作與復位等功能主要在上座內進行，它與各零件間的配合較多。
　　
　　因其由熱固性塑料材料壓制而成，受壓制過程中壓力、時間等條件影響，會出現尺寸超差或飛邊未打凈的情況，且本開關的按鈕頭高出外殼4mm，對按動偏載較敏感。在裝配中若對零件自檢不充分，選用了不合格零件裝入開關后，極易造成按鈕在沿圓周按動時，上座邊緣卡進按鈕頭內，導致開關卡死失效。
　　
　　（三）換向不清晰、按動卡滯
　　
　　本開關在按動過程中換向是否清晰、可靠是本開關的重要驗收標準。執動機構中按鈕的裝配質量起著重要作用。在裝配過程中，推桿與按鈕頭鉚接后若未達到裝配工藝要求，出現松動或沿軸向轉動，那么總裝后就會出現接觸組在與基座內的接觸組接觸過程中晃動或動作不均衡，從而導致按動時換向不清晰或卡滯現象。
　　
　　三、開關的裝配方法及解決措施
　　
　　1.準備零組件、自檢零組件
　　
　　按照開關的型號準備所需的零件，用目測、量測兩種方式選出合格零件，用酒精清洗后晾干。
　　
　　2.裝配基座組件
　　
　　（1）將基座按型號要求打印。
　　
　　（2）將接觸組裝入打印好的基座內，將鉚釘穿過接觸組和基座后與焊片鉚緊。
　　
　　（3）用夾具調整接觸組的位置。
　　
　　在這道工序中，要注意的問題是接觸組應與焊片鉚緊，焊片應能承受10N的軸向拉力和3N的切向拉力而無松動。
　　
　　另外接觸組經調整后，應能使接觸位置基本處于φ7.6mm圓周上。量測后若未達要求，應重新調整，否則易使開關出現接觸不可靠現象或手感差等問題。
　　
　　3.裝配按鈕組件
　　
　　（1）將按鈕頭與推桿在夾具上圓鉚在一起。
　　
　　推桿應鉚緊無松動，無繞軸線的轉動，無歪斜，且應對圖紙要求的13.8mm尺寸進行自檢，否則易導致開關總裝后換向不清晰、卡滯甚至卡死。
　　
　　4.裝配按鈕組組件
　　
　　（1）用夾具將鋼球、壓簧壓入按鈕內。
　　
　　在這道工序中，要注意的問題是兩鋼球壓入按鈕后，應限止在φ10.7mm范圍內運動。若超出這個范圍，會影響開關的換向性能和動作特性。
　　
　　（2）將復位壓簧、上座、接觸組裝入按鈕內，用卡圈夾緊。
　　
　　按動按鈕頭，應聽到按鈕組清晰的換向聲。
　　
　　5.總裝
　　
　　（1）將按鈕組裝入外殼后，再裝上彈簧墊圈旋入基座組。
　　
　　（2）依次裝入墊圈及八方螺母。
　　
　　（3）測量開關的接觸電阻、按動力、絕緣電阻、抗電強度達到規定的要求。
　　
　　四、結論
　　
　　通過對開關的結構原理及裝配過程分析，總結出了影響開關接觸電阻和換向性能、按動卡滯的原因及解決措施，在實際裝配使用，產品合格率從之前的80%提高到95%以上，從而提高了產品的裝配效率和降低了產品生產成本。