Разработка технологии изготовления контакта для мембранной клавиатуры

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка технологии изготовления контакта для мембранной клавиатуры

Лобов В.А.

Фролова Е.О.

Зонов Г.А.

Аннотация

В работе представлены результаты химического анализа контактов для мембранных клавиатур от основных производителей. Выбран оптимальный материал и разработан технологический процесс изготовления контакта в рамках стратегии импортозамещения. Проведены экспериментальные исследования, подтвердившие правильность принятых технических решений.

Ключевые слова: контакт, мембранная клавиатура, технологический процесс, штамповка, вытяжка.

Abstract

Lobov V.A.

Frolova E.O.

Zonov G.A.

DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY FOR MANUFACTURING A CONTACT FOR A MEMBRANE KEYBOARD

The paper presents the results of a chemical analysis of contacts for membrane keyboards from major manufacturers. The optimal material was selected and a technological process for manufacturing the contact was developed as part of the import substitution strategy. Experimental studies were carried out to confirm the correctness of the adopted technical solutions.

Keywords: contact, membrane keyboard, technological process, stamping, exhaust.

Для ввода информации ещё с самых ранних поколений компьютеров используются клавиатуры. На данный момент самым распространённым видом клавиатур являются мембранные клавиатуры. В состав мембранных клавиатур входят контакты (мембраны), задача которых - замыкание электрической цепи и, следовательно, регистрация нажатия, а также обеспечение тактильного эффекта при нажатии. Эти контакты выполняются из различных материалов и могут иметь разнообразную форму. Контакт (он же мембрана) помещается в ячейку под клавишей и стоит там при помощи опорных выступов. При нажатии на клавишу купол контакта выгибается в сторону нажатия и замыкает своим корпусом (в частности углублением) цепь - нажатие на клавишу регистрируется. Контроллер клавиатуры последовательно подаёт потенциал на ряды клавиш и по появлению сигнала на выходном шлейфе распознаёт, какая клавиша нажата. При выгибании купола раздаётся характерный щелчок, по которому пользователь понимает, что нажатие произошло.

В настоящее время достаточно остро стоит проблема импортозамещения данных изделий, поскольку поставки от Европейских производителей крайне затруднены, а имеющиеся на рынке изделия часто не отвечают требованиям по надежности и не позволяют обеспечить необходимое количество циклов в 1 млн. нажатий без разрушения.

Целью работы является выбор материала и разработка технологического процесса изготовления контакта, обеспечивающего интенсификацию производства.

В качестве примера объектом исследования принят выпуклый контакт скруглённой крестообразной формы высотой 0,63 мм с максимальным размером в плане 12 мм, толщиной материала 0,1 мм, углублением диаметром 1,6 мм на глубину 0,08 мм по центру и небольшими опорными фланцами шириной 2,65 мм и длиной 0,2 мм с каждой из 4 сторон (рисунок 1).

Рис. 1. Эскиз детали «Контакт»

На первом этапе был выполнен химический анализ контактов от производителей, имеющихся на рынке: True Tone Industries Limited (Китай), Varma Electronics Oy (Финляндия), а также Омского приборостроительного завода им. Н.Г. Козицкого (Россия). Оценка химического состава проведена с помощью анализатора «FOUNDRY-MASTER Smart», результаты анализа представлены в таблице 1.

По результатам проведенного анализа, установлено, что иностранные производители контактов изготавливают из нержавеющих сталей со значительным содержанием хрома и никеля. Например, для кнопок True Tone Industries Limited химический состав соответствует стали SYS 304. Российские контакты изготовлены практически из чистого никеля с добавлением титана. Из отечественных аналогов выбрана нержавеющая сталь 08Х18Н10 [1].

Для изготовления небольшой пробной партии деталей в лабораторных условиях предложена технология, включающая следующие этапы:

резка лазером крестовидного профиля детали;

ручное кернение углубления диаметром 1,6 мм на глубину 0,08 мм;

вытяжка диаметра 8 мм сферическим пуансоном.

Таблица 1. Результаты химического анализа контактов

Выбор резки лазером обусловлен тем, что это наиболее экономичный способ разделения исходного материала на сложные формы в лабораторных условиях. Аналогично объясняется выбор ручного кернения для углубления - усилие, необходимое для данной операции, с учётом размеров углубления, относительно мало, а высокая точность для лабораторной технологии не требуется. Для формовки куполообразной части спроектирован и изготовлен универсальный лабораторный штамп (рисунок 2) [2]. Штамп работает следующим образом: пуансон 1 крепится к ползуну испытательной машины, а основание 7 устанавливается на её стол. Пуансон центрируется при помощи направляющей втулки 2, опирающейся на прижим 3, который, в свою очередь, прижимает заготовку 6 к матрице 5 через кольцо 4. Прижим крепится к основанию с помощью шести болтов 8 и шайб 9. При движении пуансона вниз, заготовка деформируется в матрице принимая заданную форму.

Рис. 2. Эскиз лабораторного штампа для формовки контакта: 1 - пуансон;

2 - направляющая втулка; 3 - прижим; 4 - кольцо; 5 - матрица; 6 - заготовка;

7 - основание; 8 - болты; 9 - шайбы

а б

Рис. 3. Деформация заготовки в штампе (а) и внешний вид образца (б)

Испытания выполнены на испытательной машине Shimadzu AG-X-1 силой 100 кН (рисунок 3, а). Эксперимент проведен при скорости деформирования v = 10 мм/мин с использованием графитовой смазки. В результате удалось получить изделие заданной формы (рисунок 3, б). Результаты измерений основных размеров подтвердили соответствие установленным допускам (рисунок 1), однако для крупносерийного изготовления данный штамп весьма неудобен вследствие ручной установки и удаления заготовки.

Для всех штамповочных переходов были проведены расчеты предельной прочности материала заготовки, технологических сил штамповки и исполнительных размеров рабочего инструмента по известным методикам из справочной литературы [3]. Для формовки углубления усилие составило 60 Н, вытяжки купола - 228 Н и полного отделения изделия от ленты - 2580 Н. мембранный клавиатура технологический импортозамещение

Таким образом, был выбран рациональный по технико-экономическим требованиям материал для изготовления детали, разработан технологический процесс изготовления, рассчитаны усилия на операциях , спроектирована конструкция штампа и проведены экспериментальные исследования.

Список литературы

1. Сталь марки 08Х18Н10 - Центральный металлический портал [Электронный ресурс].

2. Верещагин П.В., Беляев В.А. Проектирование штампов: учебное пособие. Бийск.: изд.-во Алт. гос. техн. ун-та, 2006. 67 с.

3. Ильин Л.Н., Семенов И.Е. Технология листовой штамповки: учеб. для вузов. М.: Дрофа. 2009. 475 с.

Размещено на Allbest.ru