AN24型按钮开关装配方法及对开关质量的影响

　　工控摘要：本文主要介绍AN24型按钮开关的结构原理与装配工艺分析，针对开关在装配过程中易出现换向不清晰、按动卡滞、接触电阻不稳定等问题，提出解决的措施。
　　
　　AN24型按钮开关为双路按通无照明按钮开关，适用于在电子和机电设备中起电路转换控制作用，具有非密封、非短路型、瞬时动作。
　　
　　一、按钮开关的工作原理及性能指标要求
　　
　　该按钮开关是一种直线驱动开关，由按钮组（执动机构）、基座组（接触机构）、外壳、八方螺母、垫圈、弹簧垫圈等部分组成。
　　
　　在外力作用下，按钮组（执动机构）的运动，带动按钮、接触组一起向下作轴向运动，促使接触组与基座组内定接触组实现接通。当外力消失后，在复位簧的作用下，按钮组等零件回到原位，同时开关断开，从而实现电路的转换。
　　
　　（一）执动机构的结构特点及工作原理
　　
　　执动机构（按钮组）是本开关的重要组成部分，它是由按钮、接触组、基座、套圈、压簧、垫圈、钢球等8个零件组成。
　　
　　其功能是当按钮受外力作用时，带动接触组等一起向下作直线运动，同时压缩复位压簧，促使接触组与基座内接触组接触，实现通断功能。当外力消失后，在复位簧作用下，按钮等零件回复原位。
　　
　　（二）按钮的结构特点及工作原理
　　
　　按钮是本开关的一个关键部分，它由按钮头、推杆圆铆组成。按钮在执动机构中起着至关重要的作用，它的装配质量高低直接影响了整个开关的zui终成功与否。
　　
　　（三）基座组的结构特点及工作原理
　　
　　基座组件是本开关的接触机构，它由接触组、焊片、基座、铆钉等零件组成。为保证接触组接触稳定可靠，需保证1、2、3、4接触点位置铆装后达到φ7.6mm。
　　
　　要达到该尺寸无形中增加了装配过程中的难度。在执动机构内的接触组向下运动并且与之接触过程中，接触簧片发生弹性变形，带动接触点与接触组可靠接触，实现电路导通，当外力消失后，接触簧片带动接触点回复原位。
　　
　　二、开关装配过程中易出现的质量问题
　　
　　（一）开关接触电阻不可靠的问题
　　
　　接触电阻主要受材料的物理性能，接触压力，几何形状，接触电流和通电流的时间，接触材料的化学稳定性，抗电侵蚀性，抗磨性等因素的影响。
　　
　　1材料的物理性能
　　
　　a）接触电阻与接触材料的电阻率有密切关系，在相同条件下，电阻率高的材料其接触电阻也高。
　　
　　b）接触电阻与材料的硬度有关，同种材料，在相同接触条件下，硬度较高的状态比硬度较低的状态接触电阻高。
　　
　　2接触压力
　　
　　选择稳定的接触压力，使接触对保持良好的接触。
　　
　　3几何状态
　　
　　a）触头曲率半径在相同压力下，触头曲率半径大则按接触面积大，接触电阻小。触头压力很小的接插件和小容量的触头，多用点一点接触或点一面接触形式。较大容量的触头则多采用线接触或面接触形式。
　　
　　b）表面光洁度：
　　
　　触头表面光洁度越差，越容易污染和生成晦暗薄膜，接触电阻越大。
　　
　　4接触电流和通电流的时间
　　
　　接触电阻在一定范围内受接触电流大小的影响，但影响不大。
　　
　　5其他因素
　　
　　包括接触材料的化学稳定性，抗电侵蚀性，抗磨性等影响接触电阻的大小和稳定性。
　　
　　综上所述，在装配中会影响接触电阻的因素是触点间的接触压力、触点在铆接时的表面光洁度以及触点表面是否清洁。如图1所示。
　　　　随着触点压力的增加，而接触电阻逐渐减小，但当接触压力达到一定值时，则接触电阻基本稳定，在接触电阻稳定的前提下，当接触压力过大，将直接影响开关使用寿命，使开关早期失效，且手感也不好。
　　
　　另一方面，触点在铆接时，铆头成型面的光洁度也是很重要的，而且铆接完成后，需对触点进行进行清洗、清洁，提高触点的抗氧化能力。
　　
　　6除以上原因外对本开关来说，基座内4个接触组铆装后的接点位置对开关的接触电阻、手感等也有至关重要的影响。如φ7.6mm尺寸过小，易造成开关换向不清晰、手感差；若该尺寸偏大，易造成开关接触不可靠，或*不接触，从而导致开关失效。
　　
　　（二）开关出现卡死现象
　　
　　本开关执动机构内的上座是执动机构内的重要零件，执动机构的按压动作与复位等功能主要在上座内进行，它与各零件间的配合较多。
　　
　　因其由热固性塑料材料压制而成，受压制过程中压力、时间等条件影响，会出现尺寸超差或飞边未打净的情况，且本开关的按钮头高出外壳4mm，对按动偏载较敏感。在装配中若对零件自检不充分，选用了不合格零件装入开关后，极易造成按钮在沿圆周按动时，上座边缘卡进按钮头内，导致开关卡死失效。
　　
　　（三）换向不清晰、按动卡滞
　　
　　本开关在按动过程中换向是否清晰、可靠是本开关的重要验收标准。执动机构中按钮的装配质量起着重要作用。在装配过程中，推杆与按钮头铆接后若未达到装配工艺要求，出现松动或沿轴向转动，那么总装后就会出现接触组在与基座内的接触组接触过程中晃动或动作不均衡，从而导致按动时换向不清晰或卡滞现象。
　　
　　三、开关的装配方法及解决措施
　　
　　1.准备零组件、自检零组件
　　
　　按照开关的型号准备所需的零件，用目测、量测两种方式选出合格零件，用酒精清洗后晾干。
　　
　　2.装配基座组件
　　
　　（1）将基座按型号要求打印。
　　
　　（2）将接触组装入打印好的基座内，将铆钉穿过接触组和基座后与焊片铆紧。
　　
　　（3）用夹具调整接触组的位置。
　　
　　在这道工序中，要注意的问题是接触组应与焊片铆紧，焊片应能承受10N的轴向拉力和3N的切向拉力而无松动。
　　
　　另外接触组经调整后，应能使接触位置基本处于φ7.6mm圆周上。量测后若未达要求，应重新调整，否则易使开关出现接触不可靠现象或手感差等问题。
　　
　　3.装配按钮组件
　　
　　（1）将按钮头与推杆在夹具上圆铆在一起。
　　
　　推杆应铆紧无松动，无绕轴线的转动，无歪斜，且应对图纸要求的13.8mm尺寸进行自检，否则易导致开关总装后换向不清晰、卡滞甚至卡死。
　　
　　4.装配按钮组组件
　　
　　（1）用夹具将钢球、压簧压入按钮内。
　　
　　在这道工序中，要注意的问题是两钢球压入按钮后，应限止在φ10.7mm范围内运动。若超出这个范围，会影响开关的换向性能和动作特性。
　　
　　（2）将复位压簧、上座、接触组装入按钮内，用卡圈夹紧。
　　
　　按动按钮头，应听到按钮组清晰的换向声。
　　
　　5.总装
　　
　　（1）将按钮组装入外壳后，再装上弹簧垫圈旋入基座组。
　　
　　（2）依次装入垫圈及八方螺母。
　　
　　（3）测量开关的接触电阻、按动力、绝缘电阻、抗电强度达到规定的要求。
　　
　　四、结论
　　
　　通过对开关的结构原理及装配过程分析，总结出了影响开关接触电阻和换向性能、按动卡滞的原因及解决措施，在实际装配使用，产品合格率从之前的80%提高到95%以上，从而提高了产品的装配效率和降低了产品生产成本。