一种装定旋转开关的设计

赵雪魏金玲张卫华

摘要：文章介绍了一种具有三种控制旋位的装定旋转开关，使用于需要控制选择性通断的电路中，该开关可广泛应用于各种电气控制设备中，具有高精度、高可靠性的特点。

关键词：旋转；可靠性；关键技术

0引言

目前市场上的旋转开关产品，难以适应某兵器装备的特殊要求，我们特为此研究开发出能适应特殊要求的一种装定旋转开关。该产品性能稳定。此装定旋转开关主要是由接触系统、支撑部分两大部分组成。通过外界施加旋转力，转动驱动杆，使得接触系统里的不同接触片接通，进行不同信号的转换。装定旋转开关在整机中是一个重要的信号传输、控制元件，通过开关触点的接通与断开，实现信号的通断。

1工作原理

装定旋转开关是一种非密封型可旋转开关，一共设计了三个转位，本开关由保护盖、卡圈、动接触片、静接触片、定位片、旋杆、顶杆、弹簧、基座1、基座2、支架、橡胶垫、螺钉、螺母等零部件组成，其工作原理如图1所示：

此装定旋转开关主要是由接触系统、支撑部分两大部分组成。支撑部分主要用于内部接触系统零件的固定和与外部整机的固定。接触系统主要实现不同信号的转换，通过外界对装定旋转开关的旋杆施加旋转力，转动旋杆，选择性的使接触系统里的不同接触片接通，进而进行不同信号之间的转换。

1）旋杆面板上设计有箭头（→）标识，箭头具有指示内部接通状态作用，旋转旋杆时联动基座2与动接触片同时随之转动，最终通过动接触片的旋转可以选择性接通任意相邻两个静接触片，从而实现两个静接触片对应线路的接通，实现信号的转换。

2）本开关具有旋转到位提示音。旋杆上设计一盲孔，内部装有弹簧及顶杆，在基座2内部设计圆弧凹槽，旋杆旋转过程中，弹簧、顶杆与旋杆同时旋转，到位后顶杆顶部圆头沿着基座1内部某一凹槽的弧度滑入凹槽，此时出现较为清脆的滑入凹槽的提示音，此时再用力旋转旋杆时，由于凹槽结构限制，顶杆滑出凹槽较为困难，基座2的此种结构设计保证了旋转到位提示功能。

3）本开关具有防旋转过位保护功能。为了能有效防止旋杆旋转过位情况的发生，我们在基座1上设计特殊的过位保护台结构，旋杆旋转到位后，保护台与定位片配合阻止旋杆继续旋转，从而实现旋转开关的防过位的保护功能。

图1产品装配结构与工作原理示意图

2装定旋转开关的设计

2.1设计内容

1）装定旋转开关具有箭头指示功能，以明确内部接通形式；

2）开关的动接触片与基座1压接为一体；

3）通过对基座2的内部结构设计，实现旋转到位提示音功能和防过位保护功能。

2.2装订旋转开关设计的主要技术参数

1）开关外形尺寸：14cm*12cm*10cm

2）工作温度：-50℃～+55℃

3）额定工作电压：28VAC

4）额定工作电流：400mA

5）接触电阻：≤0.1Ω

6）绝缘电阻：≥1000MΩ

7）介质耐电压：600V

8）转换力矩：0.01～0.2N•m

9）振动：10-500Hz，10g

10）冲击：25g

2.3可靠性设计

装定开关基座1的设计：基座内部为实现限位感知动作提示音，在特定的角度位置上设计有弧形凹槽，经过多次试验，确定弧形凹槽的设计弧度以及弧形凹槽与基座的连接弧度，保证顶杆滑入弧形凹槽手感顺滑，并伴有清脆的旋转到位提示音。设计特殊的过位保护台结构，旋杆旋转到位后，保护台与定位片配合阻止旋杆继续旋转，从而实现旋转开关的防过位的保护功能，从而提高开关的功能可靠性。

基座的模具设计：基座所采用的材料为工程塑料LCP，注塑成型。为提高产品稳定性，模具设计时考虑到零件的尺寸精度和加工的可操作性。由于基座本身较小，内部尺寸多且要求精度高，成型时容易出现材料充不满和粘模现象，所以要求模具结构合理，制造精度高，主要采取的措施有：1）浇口形式为直式绕口进料结构，缩短充料时间；2）型腔四周镶嵌加热棒，保证塑料流动性；3）型腔和型芯设计2°的拔模斜度，便于出模；4）模具增设打料杆，保证零件能够顺利出模；5）精确把控成型压力、保压时间和保持模具温度，设置排气孔，保证材料充满型腔且无气泡。

静接触片装入基座1后，对静接触片的焊线端轻微旋转一定角度，以保证焊线后静接触片不掉落，提高静接触片的安装稳定性，从而提高接触可靠性。

2.4工艺难点

接触件是装定开关的关键零件，工艺上有以下两个难点：1）料薄（厚度0.2mm）冲制时容易出现毛刺，影响零件尺寸和位置精度，因此对激进模的设计加工提出了很高要求；2）动接触片和静接触片的折弯角度的精度要求高，且静接触片的接触鼓点小，难成形，接触件的加工质量是保证开关可靠性、电性能稳定性的关键。

接触片的热处理是保证开关可靠性的关键工艺，热处理前线对接触片进行清洗，接触片上不得沾有油脂等脏物，清洗时先用汽油浸泡、刷洗，再用无水乙醇溶液浸泡，晾干后充分散开，放进真空热处理炉中进行处理。

3结论

该产品经摸底实验、生产试制、用户上机使用试验，各项性能指标满足用户要求。已进行批量供货，产品性能稳定，用户反映良好。其应用前景广阔。

参考文献：

[1]国防科学技术工业委员会.GJB809A-97微动开关通用规范，北京：国防科工委军标出版发行部，1987.

[2]机械设计手册.5版，机械工业出版社，2010