重载直角钻

DEWALT 是 Stanley Black and Decker 的一家子公司,致力于提供高质量的专业电动工具,建工工具及配件。DEWALT 的钻机总设计工程师受委派设计轻量级、紧凑的便携式大功率直角钻。和手工电动工具一样,设计目标是最小化工具尺寸的同时最大化性能。

该设计将整合机械离合器,以将最大扭矩输出限制为 70 ft-lbs。如果没有离合器,大齿轮减速比为 75:1,该钻机将能够在主轴上产生 175 ft-lbs 的锁定转子扭矩,直接传递给工具的操作者。早先已确定在可用空间中所需的离合推力仅可以由碟形弹簧设计获得。与传统的卷制弹簧相比,碟形弹簧可在更小的空间提供更大的载荷。此外,寿命和可靠性是常用专业工具高质量的标志。碟形弹簧设计为工具的寿命和性能提供了保障。
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SPIROL 碟形弹簧和 DeWALT 高性能工业钻机
app disc spring right angle drill
机械离合总成在 DeWALT 单元中的位置
app disc spring right angle drill assembly
两个碟形弹簧在机械离合器总成中串联连接
在研发早期,DEWALT 工程师与位于亚洲的低成本碟形弹簧提供商合作。DEWALT 研发并理论上计算出了初始的碟形弹簧设计。第一个原型制品失败,新设计的循环寿命不足目标循环寿命的一半。分析表明,碟形弹簧过早疲劳失效是由于高于预期应力、材料质量较低、与原先亚洲提供商的理想制造工艺相比更差的原因造成的。

为了找到解决方案,项目总工程师联系 SPIROL 以讨论碟形弹簧的设计问题。SPIROL 的应用工程师小组评估了设计目标/约束,很快断定标准碟形弹簧无法满足这些目标/约束。SPIROL 小组本质上成了 DEWALT 小组的延伸,并且专门致力于碟形弹簧部分的设计。SPIROL 建议客户采用其它尺寸、材料和二级操作的碟形弹簧设计。对于这个高要求和高性能的应用,这些特性具有明显的附加价值,并且与亚洲提供商提供的产品相比,最终仅多几个便士。

DEWALT试验了 SPIROL 推荐的碟形弹簧,工具远远超出了所要求的循环寿命。通过一起合作,DEWALT 和 SPIROL 决定将最佳的碟形弹簧设计应用于新型角钻,将两家公司的研发时间减到最少。

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