一种便捷电钻的制作方法与工艺

本发明属于电动工具技术领域，涉及一种便捷电钻。

背景技术：
电钻是利用电做动力的钻孔机具，是电动工具中的常规产品，也是市场上需求量最大的电动工具类产品。电钻可应用在建筑、装修、家用、医疗等使用场合，能用于刮削物体表面或洞穿物体。电钻的工作原理是电磁旋转式或电磁往复式小容量电动机的电机转子做磁场切割做功运转，通过传动机构驱动作业装置，带动齿轮加大钻头的动力，使得钻头更好地洞穿物体。在使用电钻过程中人们往往需要同时使用到双手，但是现有技术中，大多数电钻设计不合理，手持不方便，使得人们使用起来比较麻烦，费时费力。综上所述，为解决现有电钻结构上的不足，需要设计一种设计合理且使用方便的便捷电钻。

技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种设计合理且使用方便的便捷电钻。本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种便捷电钻，包括由左机壳和右机壳扣合形成的机壳，所述机壳由复合塑料制成，在机壳下端部安装有电池包总成且电池包总成内置有电源，在机壳中部设有具有正开关、副开关的开关总成，所述正开关、副开关沿水平方向分别穿设在机壳中部的两侧，在机壳上端部内安装有减速传动装置以及具有电机输出轴的电机，所述电机输出 轴的末端固设有头齿轮，所述电机、开关总成、电源电连接且形成闭合回路，在机壳上端部前端依次安装有力矩套内圈、力矩套后壳、力矩套前壳、冲击套、钻夹头，所述减速传动装置包括传动轴、变速箱前壳、变速箱后壳、拨动齿圈、内齿圈，所述变速箱前壳与变速箱后壳固连构成变速箱体且变速箱体安装在机壳内，所述变速箱体设置在力矩套内圈与电机之间，所述变速箱体内设有第一变速组件、第二变速组件、第三变速组件，所述第一变速组件包括一级行星架以及三个沿周向均匀插设在一级行星架上的一级行星齿轮，所述第二变速组件包括二级行星架以及三个沿周向均匀插设在二级行星架上的二级行星齿轮，所述拨动齿圈同时与三个一级行星齿轮、三个二级行星齿轮的外周面啮合连接，所述头齿轮与三个一级行星齿轮的内周面啮合连接，所述第三变速组件包括三级行星架以及三个沿周向均匀插设在三级行星架上的三级行星齿轮，所述内齿圈同时与三个三级行星齿轮的外周面啮合连接，所述二级行星架中部固设有连接齿轮且连接齿轮与三个三级行星齿轮的内周面啮合连接，所述传动轴穿设在机壳内，所述传动轴一端伸出钻夹头外且具有钻头安装孔，另一端穿过变速箱体并与三级行星架固连，所述传动轴、一级行星架、二级行星架、三级行星架、电机输出轴同轴设置，所述左机壳、右机壳的外侧面上均开设有若干倾斜设置的通风槽，在机壳中部外可拆卸地安装有辅助手柄，所述辅助手柄由连为一体的手握部和夹紧部构成，所述辅助手柄的外表面上均匀涂覆有荧光层，所述夹紧部套设在机壳中部，所述辅助手柄中部设有能调节夹紧部夹紧程度的调节件，所述钻夹头上套设有防尘罩。在上述便捷电钻中，作为优选，所述复合塑料由以下重量份数成分组成：PC：60-80份，PBT：10-20份，ABS：10-20份，增强纤维：5-20份，相容剂：2-10份，有机改性蒙脱土：1-5份，增塑剂：2-10份，阻燃剂：5-15份，抗氧剂：0.5-2.5份。由左机壳和右机壳扣合形成的机壳是电钻机壳的一部分，起着骨架的作用，实践证明，电钻机壳采用优质的复合塑料制成具有更强的实用性。但是，目前电钻机壳大都采用PC+PBT材料或ABS材料制成，强度、耐高温、耐磨性等性能都无法满足电钻高强度的作业要求。塑料中聚碳酸酯(PC)既具有类似有色金属的强度，同时又兼备延展性及强韧性，且它的冲击强度极高，用铁锤敲击不能被破坏，能经受住电钻长时间工作带来的震动和摩擦及火花。而PBT为非增强型热塑性聚酯，其加工性能和电性能都较好，且具有高绝缘性及耐温性，与PC复合使用，可增大电钻机壳的强度和耐温性。而作为五大合成树脂之一的ABS，其密度只有1.02-1.05g/cm3，无毒无味，成型的制品尺寸稳定且有较好的光泽，而且具有极好的抗冲击强度、机械强度、耐磨性、化学稳定性等性能，是本发明电钻机壳的优选材料。但是，ABS的价格高于普通塑料，单纯的采用ABS材料制备电钻机壳成本较高，而且，ABS断裂伸长率较小，熔体粘度对温度、剪切速率的依赖性很高，熔体流动性较差，加工性能一般。本发明为了制备散热性好，使用寿命更长久的便捷电钻，选择在PC+PBT的基础上加入ABS、加强纤维、纳米蒙脱土等配伍合理的复合塑料制成便捷电钻的机壳，以提高电钻机壳的刚性、冲击强度、耐高温以及尺寸稳定性等性能，从而使制得的电钻散热性好，机械性能高，以满足电钻高强度、更长久的作业需求，并延长电钻的使用寿命。在上述便捷电钻中，作为优选，所述增强纤维为碳纤维、玻璃纤维、超细氧化钛纤维中的一种或多种，所述增强纤维的直径为0.1-0.5μm，长径比为(8-15)：1。在本发明复合塑料中加入增强纤维，可使复合塑料具有优异的抗蠕变、耐湿热、耐老化和抗冲击性能，还可大幅度提高复合材料的拉伸和弯曲强度，进而提高电钻机壳的综合性能。在上述便捷电钻中，作为优选，所述相容剂为聚苯氧基树脂、 ABS-g-MAH、SMA相容剂中的一种或多种混合，所述相容剂的接枝率为0.3-3％。由于PC的溶解度参数为20.3(J/cm3)1/2，ABS是极性的、无规形态的聚合物，溶解度参数为40.2～41.9(J/cm3)1/2，两种聚合物溶解度参数相差很大，完全不相溶，存在很大的相界面张力，所以需要加入相容剂提高体系相容性，以改善共混物分散性，提高共混体系的加工性和力学性能。本发明选用的SMA相容剂与PC、PBT、ABS都有良好的相容作用，ABS-g-MAH与ABS有良好的相容作用，聚苯氧基树脂与PC及ABS有良好的相容作用。但是，相容剂的含量不能一味的增加，经研究表明，在本复合塑料中当相容剂的含量超过10份以后，由于相容剂相对分子质量较小，过多的相容剂在共混体系中对力学性能产生劣化作用，性能提高趋于缓慢，而且冲击强度有所下降。在上述便捷电钻中，作为优选，所述有机改性蒙脱土的粒径为2-8μm。有机改性蒙脱土在相容剂的促进下，均匀分散在连续相ABS和分散相PC、PBT中，提高复合塑料的结晶度和结晶速率，并提高其冲击强度和多项体系拉伸模量，增加其断裂伸长率。由于物理缠结作用形成界面层，随着有机改性蒙脱土的增多，复合材料多项体系得到增强，使复合材料具有较好的综合力学性能。当复合塑料中有机改性蒙脱土为1-5份时，复合塑料的断裂伸长率是相同未改性蒙脱土复合材料的8倍左右。在上述便捷电钻中，作为优选，所述阻燃剂为磷酸三苯酯、2,4,5-三氯磺酸钠(STB)、全氟丁基磺酸钾(PDFBS)中的一种或多种。进一步优选，所述阻燃剂为磷酸三苯酯。一方面，有机改性蒙脱土还能与阻燃剂磷酸三苯酯起到阻燃协效作用，加入有机改性蒙脱土和磷酸三苯酯的复合塑料在热解过程中表现出良好的热稳定性，在500℃时的残余碳含量由6％增加到11％。添加了有机改性蒙脱土和磷酸三苯酯的复合塑料阻燃性能有明显提高。锥形量热仪测试显示，本发明电钻机壳所采用复合塑料中同时添 加1-5份的有机改性蒙脱土和1-15份的磷酸三苯酯时，热释放速率峰值较纯ABS或纯PC降低了50-60％，纯ABS的总热释放量要比添加有机改性蒙脱土和磷酸三苯酯阻燃剂后的ABS复合材料高出120MJ·m-2，质量损失速率的最高值降低了50％以上，生烟速率的最高值降低了50％左右，总生烟量也有明显降低，提高了复合塑料的阻燃性能。在上述便捷电钻中，作为优选，所述增塑剂为N-丁基苯磺酰胺、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种。在上述便捷电钻中，作为优选，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与辅助抗氧剂，其中所述受阻酚类抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、抗氧剂1010中的一种或多种，所述辅助抗氧剂为DSTP、抗氧剂168、抗氧剂1098中的一种或多种。抗氧剂DSTP、抗氧剂168、抗氧剂1098具有分解过氧化物的功能，可作为聚丙烯的辅助抗氧剂，其熔点高、挥发性低、热加工损失小，同时可以与受阻酚类抗氧剂产生很好的协同作用，更有效地防止复合材料在注塑中的热降解，给材料额外的长效保护。在上述便捷电钻中，所述机壳的制备方法包括以下步骤：S1、按上述便捷电钻机壳所用复合塑料的组成成分及其重量份数称取原料，并将PC、ABS、PBT置于真空干燥箱内于90-120℃下干燥2-4h；S2、将上述称取的原料混合均匀并添加到注塑机的料筒中，加热到熔融状态；S3、将上述熔融状态的原料经过喷嘴分别注射到左机壳和右机壳的模具中，经保压、冷却得到左机壳和右机壳，将左机壳和右机壳扣合制得便捷电钻机壳成品。作为优选，在上述机壳的制备方法中步骤S2中料筒进料前段温度为260-280℃，中段温度为240-270℃，后段温度为 220-250℃。加工温度是影响复合塑料结晶状况的重要因素之一，从而影响着复合塑料的力学性能。因此，加工过程中料筒的温度控制对于复合塑料的力学性能尤为重要。如果温度过低，复合塑料熔融效果不好，流动性差，在成型过程中容易松散的结果，而如果温度过高，熔体冷却时晶核的生成主要为均相成核，结晶速率慢，在制品中容易生成大的球晶，造成制品脆性增大，降低了力学性能。本发明将料筒进料段温度控制在上述范围时熔体流动性好，注塑成型效果好，制品表面光滑，熔体冷却时晶核的生成主要为异相成核，结晶速率快，晶体小而均匀，从而有利于提高其力学性能。作为优选，在上述机壳的制备方法中步骤S3中所述模具温度为50-80℃，注射压力为80-140MPa，注射时间为5-15s，保压压力为50-100MPa，保压时间为10-40s，冷却时间为10-20s。注塑压力、时间，保压压力、时间和冷却时间都是影响复合塑料综合性能的重要因素，本发明将注塑压力、时间，保压压力、时间和冷却时间控制在上述范围内，其制品的力学性能好，生产能耗小，次品少。在上述的一种便捷电钻中，在机壳中部还设有能控制电机正反转的推杆且推杆的两端分别穿过左机壳和右机壳，所述推杆与正开关、副开关的连线垂直设置，所述推杆、电机、开关总成、电源电连接且形成闭合回路，所述开关总成内设有能分别使正开关、副开关复位的第一复位弹簧、第二复位弹簧。在上述的一种便捷电钻中，所述手握部具有能放置至少一个钻头的容腔且手握部上铰接连接有能封闭容腔的盖头，所述手握部的外表面上设置有若干防滑凸起。在上述的一种便捷电钻中，在机壳中部前端还安装有前套壳且正开关贯穿通过前套壳，所述拨动齿圈上还设置有补偿齿圈。在上述的一种便捷电钻中，所述冲击套与钻夹头之间设置有 减震盖板。在上述的一种便捷电钻中，所述机壳上设有工作指示灯，所述工作指示灯、电机、开关总成、电源电连接且形成闭合回路，所述钻夹头的外表面上设有至少一个指示标志。与现有技术相比，本发明整体结构设计合理，且各个零部件布局紧凑，电钻工作平稳，操作人员手握轻松舒适；且本发明选择用在PC+PBT的基础上加入ABS、加强纤维、纳米蒙脱土等配伍合理的复合塑料制成便捷电钻的机壳，以提高电钻机壳的刚性、冲击强度、耐高温以及尺寸稳定性等性能，从而使制得的电钻散热性好，机械性能高，以满足电钻高强度、更长久的作业需求，并延长电钻的使用寿命。附图说明图1是本发明一较佳实施例的结构示意图。图2是图1另一视角的结构示意图。图3是图2另一视角的结构示意图。图4是本发明一较佳实施例的爆炸图。图5是本发明一较佳实施例中辅助手柄的爆炸图。图6是本发明一较佳实施例中机壳的爆炸图。图7是本发明一较佳实施例中开关总成的爆炸图。图8是本发明一较佳实施例中钻夹头的爆炸图。图中，11、左机壳；12、右机壳；13、通风槽；14、前套壳；20、电池包总成；21、电源；30、开关总成；31、正开关；32、副开关；40、减速传动装置；41、传动轴；411、钻头安装孔；42、变速箱前壳；43、变速箱后壳；44、拨动齿圈；45、内齿圈；46、第一变速组件；461、一级行星架；462、一级行星齿轮；47、第二变速组件；471、二级行星架；472、二级行星齿轮；48、第三变速组件；481、三级行星架；482、三级行星齿轮；49、补偿齿 圈；50、电机；61、力矩套内圈；62、力矩套后壳；63、力矩套前壳；64、冲击套；65、钻夹头；651、指示标志；66、减震盖板；70、辅助手柄；71、手握部；711、防滑凸起；72、夹紧部；73、调节件；80、防尘罩；90、推杆；100、工作指示灯。具体实施方式以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。如图1至图8所示，本便捷电钻包括由左机壳11和右机壳12扣合形成的机壳，在机壳下端部安装有电池包总成20且电池包总成20内置有电源21，在机壳中部设有具有正开关31、副开关32的开关总成30，正开关31、副开关32沿水平方向分别穿设在机壳中部的两侧，在机壳上端部内安装有减速传动装置40以及具有电机输出轴的电机50，电机输出轴的末端固设有头齿轮，电机50、开关总成30、电源21电连接且形成闭合回路，在机壳上端部前端依次安装有力矩套内圈61、力矩套后壳62、力矩套前壳63、冲击套64、钻夹头65，减速传动装置40包括传动轴41、变速箱前壳42、变速箱后壳43、拨动齿圈44、内齿圈45，变速箱前壳42与变速箱后壳43固连构成变速箱体且变速箱体安装在机壳内，变速箱体设置在力矩套内圈61与电机50之间，变速箱体内设有第一变速组件46、第二变速组件47、第三变速组件48，第一变速组件46包括一级行星架461以及三个沿周向均匀插设在一级行星架461上的一级行星齿轮462，第二变速组件47包括二级行星架471以及三个沿周向均匀插设在二级行星架471上的二级行星齿轮472，拨动齿圈44同时与三个一级行星齿轮462、三个二级行星齿轮472的外周面啮合连接，头齿轮与三个一级行星齿轮462的内周面啮合连接，第三变速组件48包括三级行星架481以及三个沿周向均匀插设在三级行星架481上的三级行星齿 轮482，内齿圈45同时与三个三级行星齿轮482的外周面啮合连接，二级行星架471中部固设有连接齿轮且连接齿轮与三个三级行星齿轮482的内周面啮合连接，传动轴41穿设在机壳内，传动轴41一端伸出钻夹头65外且具有钻头安装孔411，另一端穿过变速箱体并与三级行星架481固连，传动轴41、一级行星架461、二级行星架471、三级行星架481、电机输出轴同轴设置，左机壳11、右机壳12的外侧面上均开设有多个倾斜设置的通风槽13，在机壳中部外可拆卸地安装有辅助手柄70，辅助手柄70由连为一体的手握部71和夹紧部72构成，辅助手柄70的外表面上均匀涂覆有荧光层，夹紧部72套设在机壳中部，辅助手柄70中部设有能调节夹紧部72夹紧程度的调节件73，钻夹头65上套设有防尘罩80。本发明中，电源21内置在电池包总成20内部，电池包总成20起到了储物和储线功能，避免了外部线条过乱，便于使用者收线，给远距离工作带来便利。开关总成30的前后位置分别设有串联的正开关31和副开关32的，其使用方法是：当使用者用手掌压住副开关32同时手指压住正开关31，内部回路导通，本便捷电钻开始工作。增加了一个副开关32后就多了一层安全装置，在使用时需要同时用手指压住正开关31，手掌压住副开关32才可工作，设计合理且操作简单。本案中可以将将开关总成30整合入正开关31或副开关32中，也可根据实际需要独立设计开关总成30，设计合理且实用性强。整体减速传动装置40包括三组变速组件，设计合理，各个零部件布局紧密，本减速传动装置40能实现三级变速，工作效率高。电机50的传动力通过减速传动装置40传送到传动轴41上，工作过程中，电机50同步带动传动轴41转动，进而转动轴带动钻头工作，使得电钻实现刮削物体表面、洞穿物体等功能。本便捷电钻在初始状态下，传动轴41的钻头安装孔411用于安装钻头，结构简单且工装方便。本发明中，通风槽13的位置设计一般靠近电钻工作时发热位置，通风槽13使得内部零件散发的热量能够及时扩散到外界，避免了电机50或减速传动装置40过热而烧毁现象的发生。机壳中部可拆卸地安装有辅助手柄70，在电钻工作的时候，辅助手柄70能实现操作人员双手把持电钻工作的功能，增加工作稳定性，使得电钻工作平稳、操作人员手握轻松。调节件73能调节夹紧部72的夹紧程度，以适用于不同人群的使用需求。此外，辅助手柄70还起到了一定防震减震的作用。其中，辅助手柄70的外表面上均匀涂覆有荧光层，在断电或者是光线暗的情况下也可以看到电钻所在的位置，结构简单且加工方便，避免使用者绊到电钻发生擦伤等事件。钻夹头65上套设有防尘罩80，防尘罩80能防止电钻工作时溅起的碎屑进入到机壳内部，进而影响电钻正常工作，安装方便且实用性强，防尘效果好。此外，防尘罩80可优选由软性材料制成，在防尘的同时并不会影响电钻钻孔的深度。优选地，在机壳中部还设有能控制电机50正反转的推杆90且推杆90的两端分别穿过左机壳11和右机壳12，推杆90与正开关31、副开关32的连线垂直设置，推杆90、电机50、开关总成30、电源21电连接且形成闭合回路，开关总成30内设有能分别使正开关31、副开关32复位的第一复位弹簧、第二复位弹簧。上述结构设计合理且各个零部件布局紧凑，调高了电钻的工作效率。优选地，手握部71具有能放置至少一个钻头的容腔且手握部71上铰接连接有能封闭容腔的盖头。当电钻长时间工作后，容易出现钻头磨钝等现象，需要及时更换钻头，因此容腔内可以收纳用于更换的钻头，在需要更换时打开盖头即可，节约时间，设计 合理且使用方便。此外，容腔对钻头还起到防止折旧效果，还能防止钻头暴露在外误伤他人。值得一提的是，容腔内还能装入其他小型配件，以便于电钻工作需要，提高了空间利用率。此外，进一步优选地，手握部71的外表面上设置有多个防滑凸起711。本发明中，防滑凸起711可以选择为条状凸起或者点状凸起，防滑凸起711增加了辅助手柄70的强度和使用舒适度，在本便捷电钻工作时，辅助手柄70手感舒适且把握牢靠，设计合理，提高了工作效率和辅助手柄70的使用寿命。优选地，在机壳中部前端还安装有前套壳14且正开关31贯穿通过前套壳14，拨动齿圈44上还设置有补偿齿圈49。前套壳14起到加固机壳的作用，补偿齿圈49能加宽拨动齿圈44，使得拨动齿圈44工作平稳，提高了工作效率。众所周知，电钻工作中会产生震动，优选地，在冲击套64与钻夹头65之间设置有减震盖板66。减震盖板66可优选为软性材料，使用时减震盖板66能吸收电钻产生的震动，从而减少了震动向人体的传递，设计合理，提高了使用舒适度和工作精度。优选地，机壳上设有工作指示灯100，工作指示灯100、电机50、开关总成30、电源21电连接且形成闭合回路，钻夹头65的外表面上设有至少一个指示标志651。工作指示灯100和指示标志651均起到指示作用，在电钻进行钻孔作业时，可以提示操作者电钻的工作状态，方便了操作者进行作业，提高了工作效率。其中，所述机壳由复合材料制得，所述复合塑料由以下重量份数成分组成：PC：60-80份，PBT：10-20份，ABS：10-20份，增强纤维：5-20份，相容剂：2-10份，有机改性蒙脱土：1-5份，增塑剂：2-10份，阻燃剂：5-15份，抗氧剂：0.5-2.5份。表1：实施例1-3用于制备机壳的组成成分及其重量份数其中，所述增强纤维的直径为0.1-0.5μm，长径比为(8-15)：1；所述相容剂的接枝率为0.3-3％；所述有机改性蒙脱土的粒径为2-8μm。实施例1按表1实施例1中所述复合塑料的组成成分及其重量份数称取原料，并将PC、ABS、PBT置于真空干燥箱内于90℃下干燥 2h；将上述称取的原料混合均匀并添加到注塑机的料筒中，加热到熔融状态；其中料筒进料前段温度为260℃，中段温度为240℃，后段温度为220℃。将上述熔融状态的原料经过喷嘴分别注射到左机壳和右机壳的模具中，其中模具温度为50℃，注射压力为80MPa，注射时间为5s，保压压力为50MPa，保压时间为10s，冷却时间为10s；经保压、冷却后得到左机壳和右机壳，将左机壳和右机壳扣合制得便捷电钻机壳成品。实施例2按表1实施例2中所述复合塑料的组成成分及其重量份数称取原料，并将PC、ABS、PBT置于真空干燥箱内于110℃下干燥3h；将上述称取的原料混合均匀并添加到注塑机的料筒中，加热到熔融状态；其中料筒进料前段温度为270℃，中段温度为255℃，后段温度为235℃。将上述熔融状态的原料经过喷嘴分别注射到左机壳和右机壳的模具中，其中模具温度为65℃，注射压力为110MPa，注射时间为10s，保压压力为80MPa，保压时间为25s，冷却时间为15s；经保压、冷却后得到左机壳和右机壳，将左机壳和右机壳扣合制得便捷电钻机壳成品。实施例3按表1实施例3中所述复合塑料的组成成分及其重量份数称取原料，并将PC、ABS、PBT置于真空干燥箱内于120℃下干燥4h；将上述称取的原料混合均匀并添加到注塑机的料筒中，加热到熔融状态；其中料筒进料前段温度为280℃，中段温度为270℃，后段温度为250℃。将上述熔融状态的原料经过喷嘴分别注射到左机壳和右机壳的模具中，其中模具温度为80℃，注射压力为140MPa，注射时间为15s，保压压力为100MPa，保压时间为40s，冷却时间为20s；经保压、冷却后得到左机壳和右机壳，将左机壳和右机壳扣合制得便捷电钻机壳成品。将实施例1-3中制得的机壳进行性能测试，测试结果如表2所示。表2：本发明实施例1-3制得的机壳的性能测试结果对比例为现有技术中采用PC60，ABS20，SAN20，PBT3，经过熔融温度为200-260℃的双螺杆挤出机挤出、造粒。具体参见中国发明专利申请文件(公开号：CN101508833A)。从表1和表2可知，本发明便捷电钻的机壳由PC和PBT中加入ABS、加强纤维、纳米蒙脱土等配伍合理的复合塑料制成，提高了该电钻机壳的刚性、冲击强度、耐高温以及尺寸稳定性等性能，将其应用在该电钻中使得电钻散热性好，机械性能高，使用寿命长。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。