CN103934635A - 一种高压开关触指的制作方法及其夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压开关触指的制作方法及其夹具，属于电器技术领域。它解决了现有的触指的制作方法生产的产品存在强度差、精度低或者成本高的问题。本高压开关触指的制作方法包括以下步骤：A.制作坯料；B.钻孔；C.车圆弧。本高压开关触指的制作方法具有生产效率高和生产成本低的优点；制作出的触指成品具有高硬度和高精度的优点。

Description

一种高压开关触指的制作方法及其夹具

技术领域

本发明属于电器技术领域，涉及一种高压开关的触指，尤其涉及一种高压开关触指的制作方法及其夹具。

背景技术

高压开关是指额定电压35kV及以上主要用于开断和关合导电回路的电器，而触指是这种高压开关离合机构中的一种形如手指状的重要零件，对该零件的要求是高硬度、高精度和高导电率。其结构一般呈长条状，外侧面上具有两个用于装配的沉孔，内侧面具有相应的圆弧。

目前较为常用的高压开关触指的制作方法有两种：

一、采用纯铜环形管为原料，根据需要截取相应的长度，车削环形管内侧成圆弧状，再固定于专用夹具中，采用铣削加工成零件要求的等分数，然后钻削所需的沉孔。该方法虽然能使加工完成后触指内侧面的圆弧达到高精度的要求，但是，其加工工序繁多，且在进行切割等分时容易出现零件大小不一和因夹紧力的原因导致最后几只触指无法铣削的情况，废次品率较高，生产效率较低；而采用环形管作为原料也使得触指的硬度只能达到HB55～65，硬度不能满足高压开关对触指的要求；另外，先车削内侧圆弧面后再对其外侧面进行钻孔加工，也存在不易定位，钻孔精度不高的问题。

二、通过大吨位冲床冲压成型为扇形坯料，根据需要切断以得到相应的长度后再采用冷挤压工艺挤压内侧圆弧去除飞边，再钻削沉孔，使得加工成的触指表面的硬度达到HB90～100，能满足高压开关对触指的高硬度要求，加工效率也较高。但是，因其采用大吨位冲床进行冲压，模具在承受大冲击力时极易损坏，需要频繁更换，且冷挤压时出现的飞边也不易处理，容易在处理过程中出现废品，制造成本价高且次品率无法降低。

显然，上述两种制作方法各有各的优势，但同样或多或少地存在如强度差、精度低或者成本高的缺点。因此，设计一种能满足产品高强度、高精度和低成本的高压开关触指的制作方法是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种制造精度和制造效率高、制造成本和次品率低的一种高压开关触指的制作方法及其夹具。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种高压开关触指的制作方法，其特征在于，所述的制作方法包括以下步骤：

A、制作坯料：将原料通过挤压获得长条形坯料；

B、钻孔：在长条形坯料外侧面上的设定位置处钻出装配所需的沉孔；

C、车圆弧：将若干根完成钻孔的长条形坯料通过夹持其两侧的方式固定于夹具处，并使各根坯料的轴线相互平行且各根坯料均分布于同一圆周上，所述坯料的内侧面均正对上述圆周所对应的圆心，以上述圆心为中心对若干根坯料的内侧面进行车削加工以形成圆弧面。

本高压开关触指的制作方法通过挤压来获得单个长条形坯料，具有坯料单体一致性高的优点，不易出现大小不一的情况，次品率低。且相对于现有的冲压成型来说，对模具的强度要求较低，降低了成本。另外，为满足触指内侧面的高精度要求，可采用高精度数控车床来进行车削，但因长条形坯料属于异形，并非规则的圆柱形，在数控车床的加工过程中对坐标的设定较为不便。所以，本高压开关触指的制作方法通过将若干根长条形坯料固定在夹具中，使其要加工的内侧面位于同一圆周上，方便了加工，不仅满足了精度要求以及圆弧面圆滑过渡的要求，也提高了制造效率。此外，上述坯料的横截面可根据实际需要设计相应形状的模具来获得。

在上述的一种高压开关触指的制作方法中，所述的步骤A中制作的长条形坯料的长度是设定长度的两倍以上。为提高制造效率及减少能源的浪费，制作出的长条形坯料的长度一般为触指成品的数十倍。

在上述的一种高压开关触指的制作方法中，所述的步骤A与步骤B之间，先根据设定长度切断上述长条形坯料，再分别加工各根切断后的坯料的两个端面。因长条形坯料的长度较长，可通过切断来获得所需的长度，切断时，预留相应的长度，以方便之后的端面加工。此时，坯料上的三个侧面以及两个端面均已加工完成，满足触指的使用需求。

在上述的一种高压开关触指的制作方法中，所述的步骤C后，对完成车圆弧的坯料进行抛光加工以去除尖角。因触指是在高压开关断路器中使用，其外观不得有棱角，各个部位需要圆滑过渡，所以在对坯料的各个表面加工完成后，需要采用抛光机打磨以去除金属加工过程中产生的尖角毛刺。

在上述的一种高压开关触指的制作方法中，所述的步骤A中，先将原料进行热挤压，再经过冷拉加工以获得具有设定截面的长条形坯料。先通过热挤压来获得具有近似扇形的截面的坯料，此时，其截面比设定截面略大，然后通过冷拉伸来拉制成符合图纸要求的坯料成品。这里，通过热挤压和冷拉伸之后获得的坯料，其表面硬度能达到HB90～100，具有高硬度和高精度的优点。

在上述的一种高压开关触指的制作方法中，所述的坯料的设定截面为等腰梯形。因坯料的内侧面需要再通过车削加工以获得圆弧面，所以，通过热挤压和冷拉伸获得的坯料的横截面要求其除内侧面外的其它三个侧面满足触指使用时对三个侧面的形状要求，坯料的外侧面与另外两个侧面之间形成的夹角为锐角。

在上述的一种高压开关触指的制作方法中，所述的步骤C中，所述的坯料固定于上述夹具处时，自夹具外侧向上述圆心方向施加作用力，使若干根坯料定位并围绕成圆筒状。自夹具外侧向圆心方向施加作用以使夹具夹紧坯料，坯料定位并围绕成圆筒状可方便数控车床通过一次定位和输入坐标即完成对坯料内侧面的圆弧车削。

在上述的一种高压开关触指的制作方法中，所述的步骤A中的坯料为纯铜坯料。采用纯铜进行制作是因为纯铜具有仅次于银的优良导电性，晶体呈面心立方，具有良好的冷热塑性加工性能，且层错能较低，位错容易扩展蓄积，加工硬化率大，制品的机械性能容易控制。另外，纯铜的化学性能稳定，在大气，水，水蒸气中基本不受腐蚀，在海洋性气候中纯铜表面也能生成致密的保护膜，腐蚀速率不大。

一种夹具，其特征在于，所述夹具包括呈圆筒状的本体，所述的本体内侧壁上具有数个均沿其轴向开设的可供放置触指的卡槽，各个卡槽底部的本体上分别贯穿开设有切槽，所述的切槽均沿上述本体的轴向开设且其开口位于上述本体一端的端部。

本夹具用于夹持和固定触指以便于对其内侧面进行加工，使用时，将数个触指以内侧面朝向本体轴线的方向分别卡入到卡槽内，再在本体外部向内施加作用力，则位于切槽两侧的本体向切槽方向靠近，卡槽缩小，夹紧卡槽内的触指。此时，数个触指的内侧面处于以本体轴线为中心的同一圆周上，方便了数控车床对触指内侧面的加工。反之，撤销作用力，则触指被松开。

在上述的夹具中，所述的切槽的深度与上述本体轴向长度的比值大于0.5且小于1。开设于本体侧壁上的切槽的深度大于本体长度的一半，使得本体在受到作用力收缩时的收缩程度更大，更利于夹紧卡槽内的触指。

在上述的夹具中，所述的切槽的深度均相同。深度相同的切槽，能使各个切槽处的本体收缩时的程度相一致。

在上述的夹具中，所述的切槽包括数量均为上述卡槽一半的切槽一和切槽二，所述的切槽一的开口位于上述本体一端的端部，所述的切槽二的开口位于上述本体另一端的端部，上述卡槽底部分别开设有切槽一或者切槽二。本体上一半切槽的开口位于本体的一端，另一半切槽的开口位于本体的另一端，则在对本体施加作用力时，本体两端均向内部收缩，能使固定于夹具内的数个触指之间各点的距离保持一致。即夹持收缩后能保持夹具整体仍呈圆筒状，而非一端收缩。

在上述的夹具中，所述的本体侧壁上的切槽一与切槽二交替分布。交替分布的切槽一与切槽二能使本体受力时的收缩形变更均匀。

在上述的夹具中，所述的卡槽为燕尾槽且其大小与上述触指的截面大小相匹配，所述的卡槽的深度小于或等于上述触指截面的高度。触指的坯料除内侧面外的其它三个侧面均与触指相同，则坯料夹持于卡槽处时能与其完全匹配，燕尾槽的卡槽设计使得坯料放置于卡槽内且未被夹紧时不易自卡槽中脱离，当坯料夹持于夹具的卡槽内时，因卡槽的深度小于或等于触指截面的高度，则坯料上需要加工成型的内侧面伸出卡槽。

在上述的夹具中，所述的卡槽的两端分别位于上述本体的两个端部。卡槽的长度沿轴向贯穿整个本体的内侧壁，既方便加工，又方便其对触指坯料的夹持。

在上述的夹具中，所述的卡槽和切槽均匀地分布于上述本体的侧壁上。卡槽和切槽均匀等距分布，方便了触指的固定和加工。

在上述的夹具中，所述的本体采用40Cr经调质后制成。调质是指淬火和高温回火的综合热处理工艺，为现有技术，主要用于得到强度和塑性都比较好的综合机械性能。

与现有技术相比，本高压开关触指的制作方法具有以下优点：

1、本高压开关触指的制作方法通过热挤压和冷拉伸的方法制作具有设定截面的长条形坯料，使得各个坯料的一致性较高，不会出现大小不一的情况，降低了次品率，也使得加工获得的触指表面硬度达到HB90～100，满足了高压开关对触指的高硬度要求。

2、热挤压和冷拉伸的加工方式相对于大吨位冲压机的冲压来说，对模具的要求较低，无需频繁更换模具，降低了成本。

3、本高压开关触指的制作方法将若干个长条形坯料通过夹具固定在同一圆周上，使得若干个坯料可通过高精度数控车床进行车削加工，方便了数控车床的定位，既满足了坯料内侧圆弧面的精度要求以及圆弧面圆滑过渡的要求，也提高了制造效率。

4、本高压开关触指的制作方法仅需通过制作坯料、切断坯料、钻孔、车削内侧面以及抛光的处理即可完成对触指的加工，加工步骤较为简单，加工效率较高。

本夹具具有以下优点：

1、本夹具通过开设于圆筒状本体内侧壁的数个卡槽来对需要加工的触指坯料进行固定，使其能围绕成圆筒状，结构简单且方便了对触指坯料内侧面的加工。

2、本夹具本体上的切槽一和切槽二交替均匀分布，使得本体受力收缩时仍使其内部夹持的触指保持围绕成圆筒状的状态，保证了触指加工的质量。

3、本夹具中的卡槽为燕尾槽，使得触指坯料放置于卡槽内时不会自卡槽中脱离，方便了安装和固定，提高了夹持效率。

附图说明

图1是本高压开关触指的制作方法中触指的结构示意图。

图2是本高压开关触指的制作方法中触指的另一视角的结构示意图。

图3是本高压开关触指的制作方法中触指的另一视角的结构示意图。

图4是本高压开关触指的制作方法中夹具的结构示意图。

图5是本高压开关触指的制作方法中夹具的另一视角的结构示意图。

图6是本高压开关触指的制作方法中的坯料、夹具以及软爪之间安装时的结构视图。

图7是本高压开关触指的制作方法的工艺流程图。

图中，1、坯料；11、外侧面；12、沉孔；13、内侧面；2、本体；21、卡槽；22、切槽；22a、切槽一；22b、切槽二；3、软爪。

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、图2和图3所示，高压开关触指是一种形如手指状的电器零件，其结构一般呈长条状，外侧面11上具有两个用于装配的沉孔12，内侧面13具有圆弧。

如图7所示，本高压开关触指的制作方法包括以下步骤：

A、制作坯料1：将纯铜原料通过挤压获得具有设定截面的长条形坯料1；

因坯料1的内侧面需要再通过车削加工以获得圆弧面，所以，通过挤压获得的坯料1的横截面要求其除内侧面外的其它三个侧面满足触指使用时对三个侧面的形状要求，在本实施例中，该设定截面为等腰梯形；当针对不同规格的触指（如触指成品的外侧面为弧面）时，可根据需要更换模具并挤压或者车削成相应形状的设定截面，如扇形等，

A1、切断坯料1：根据设定长度切断长条形坯料1，再分别加工各根切断后的坯料1的两个端面；

为提高制造效率及减少能源的浪费，制作出的长条形坯料1的长度一般为触指成品的数十倍，所以在进行其它加工之前需要先使用切割机进行切断并为端面加工留下加工余量，其两端面可根据需要进行车削加工；至此，长条形坯料1上除内侧面13以外的三个侧面以及两个端面均已加工完成；

B、钻孔：在长条形坯料1外侧面11上的设定位置处钻出装配所需的沉孔12；可采用数控机床钻削沉孔12，以保证触指的精度要求；

C、车圆弧：将若干根完成钻孔的长条形坯料1通过夹持其两侧的方式固定于专用的夹具处，使各根坯料1的轴线相互平行且各根坯料1均分布于同一圆周上，此时，坯料1的内侧面13均正对圆周所对应的圆心，通过高精度数控车床以该圆心为中心对若干根坯料1的内侧面13进行车削加工以形成圆弧面；

这里，坯料固定于夹具处时，自夹具外侧向圆心方向施加作用力，使若干根坯料定位并围绕成圆筒状。

D、抛光去尖角：对完成车圆弧的坯料1进行抛光加工以去除尖角。采用抛光机打磨以去除金属加工过程中产生的尖角毛刺，使得触指的外观没有棱角，各个部位圆滑过渡。

在本实施例中，步骤A中的坯料1的具体制作方法为：先将纯铜原料（一般为铜锭）加热融化，倒入模具后进行热挤压，再经过冷拉加工以获得具有设定截面的长条形坯料1。在此两个加工步骤中，先通过热挤压来获得具有近似扇形的截面的坯料1，此时，其截面比设定截面略大，坯料表面硬度较低，然后通过冷拉伸来拉制成符合图纸要求的坯料1成品，此时的坯料截面呈等腰梯形，坯料表面强度提高。其加工过程中的具体形状可根据实际使用需求设计相应的模具。而通过热挤压和冷拉伸之后获得的坯料1，其表面硬度能达到HB90～100，具有高硬度和高精度的优点。

如图4和图5所示，夹具包括呈圆筒状的本体2，本体2内侧壁上具有数个均沿其轴向开设的卡槽21，各个卡槽21底部的本体2上分别贯穿开设有切槽22，该切槽22均沿本体2的轴向开设且其开口位于本体2一端的端部，切槽22的另一端与本体2另一端之间具有间距。其中，卡槽21为燕尾槽，其两端分别位于本体2的两个端部，其截面的形状大小与触指上除内侧面13以外的其它三个侧面的形状相匹配，卡槽21的深度小于触指截面的高度以便于触指的内侧面13可自卡槽21的开口处伸出；切槽22和卡槽21的数量相同且均匀地分布于本体2的侧壁上。

在本实施例中，切槽22的深度均相同，其包括数量均为卡槽21一半的切槽一22a和切槽二22b，切槽一22a的开口位于本体2一端的端部，切槽二22b的开口位于本体2另一端的端部。卡槽21处分别开设有切槽一22a或者切槽二22b，且切槽一22a与切槽二22b交替地分布于本体2的侧壁上。夹具的本体2采用40Cr制成；切槽22的深度与本体2轴向的长度之比大于0.5且小于1。

如图6所示，使用本夹具时，将若干根触指一一对应地分别卡入到本体2中的各个卡槽21内，再将夹具放置于软爪3中，利用软爪3的夹紧功能自本体2外部向内施加作用力，则位于切槽22两侧的本体2向切槽22方向靠近，卡槽21缩小，夹紧卡槽21内的触指。反之，则触指被松开。

与现有的两种制作方法相比较，本高压开关触指的制作方法采用热挤压和冷拉伸的方式来生产长条形坯料1，不仅保证了坯料1的强度以及一致性，且制造成本较低。另外，因具有设定截面的长条形坯料1属于异形，并非规则的圆柱形，在数控车床的加工过程中对坐标的设定较为不便。所以，本高压开关触指的制作方法通过将若干根长条形坯料1固定在专用的夹具中，使其要加工的内侧面13位于同一圆周上，方便了加工，不仅满足了精度要求以及圆弧面圆滑过渡的要求，也提高了制造效率。

此外，在使用本高压开关触指的制作方法时，在步骤C中，也可采用普通夹具来夹持坯料1，如将数个夹具围绕同一中心线分布且夹持口均朝向中心线，夹持口至中心线的距离相等，同样通过夹持坯料1两侧的方式夹持坯料，并使各个坯料1的轴线相互平行且分布于同一圆周上，将坯料1的内侧面13均正对圆周所对应的圆心，即可通过数控车床进行精确定位加工。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明创造作举例说明。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创造或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种高压开关触指的制作方法，其特征在于，所述的制作方法包括以下步骤：

A、制作坯料（1）：将原料通过挤压获得长条形坯料（1）；

B、钻孔：在长条形坯料（1）外侧面（11）上的设定位置处钻出装配所需的沉孔（12）；

C、车圆弧：将若干根完成钻孔的长条形坯料（1）通过夹持其两侧的方式固定于夹具处，并使各根坯料（1）的轴线相互平行且各根坯料（1）均分布于同一圆周上，所述坯料（1）的内侧面（13）均正对上述圆周所对应的圆心，以上述圆心为中心对若干根坯料（1）的内侧面（13）进行车削加工以形成圆弧面。

2.根据权利要求1所述的一种高压开关触指的制作方法，其特征在于，所述的步骤A中制作的长条形坯料（1）的长度是设定长度的两倍以上，所述的步骤A与步骤B之间，先根据设定长度切断上述长条形坯料（1），再分别加工各根切断后的坯料（1）的两个端面。

3.根据权利要求1或2所述的一种高压开关触指的制作方法，其特征在于，所述的步骤C后，对完成车圆弧的坯料（1）进行抛光加工以去除尖角。

4.根据权利要求1或2所述的一种高压开关触指的制作方法，其特征在于，所述的步骤A中，先将原料进行热挤压，再经过冷拉加工以获得具有设定截面的长条形坯料（1）。

5.根据权利要求1或2所述的一种高压开关触指的制作方法，其特征在于，所述的步骤C中，所述的坯料（1）固定于上述夹具处时，自夹具外侧向上述圆心方向施加作用力，使若干根坯料（1）定位并围绕成圆筒状。

6.一种夹具，其特征在于，所述夹具包括呈圆筒状的本体（2），所述的本体（2）内侧壁上具有数个均沿其轴向开设的可供放置触指的卡槽（21），各个卡槽（21）底部的本体（2）上分别贯穿开设有切槽（22），所述的切槽（22）均沿上述本体（2）的轴向开设且其开口位于上述本体（2）一端的端部。

7.根据权利要求6所述的夹具，其特征在于，所述的切槽（22）的深度与上述本体（2）轴向长度的比值大于0.5且小于1。

8.根据权利要求6或7所述的夹具，其特征在于，所述的切槽（22）包括数量均为上述卡槽（21）一半的切槽一（22a）和切槽二（22b），所述的切槽一（22a）的开口位于上述本体（2）一端的端部，所述的切槽二（22b）的开口位于上述本体（2）另一端的端部，上述卡槽（21）底部分别开设有切槽一（22a）或者切槽二（22b）。

9.根据权利要求8所述的夹具，其特征在于，所述的本体（2）侧壁上的切槽一（22a）与切槽二（22b）交替分布。

10.根据权利要求6或7所述的夹具，其特征在于，所述的卡槽（21）为燕尾槽且其大小与上述触指的截面大小相匹配，所述的卡槽（21）的深度小于或等于上述触指截面的高度。