CN108832447B - 一种铜排无钉平整铆接结构及其工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铜排无钉平整铆接结构及其工艺方法，包括相互垂直布置的上铜排和下铜排，所述上铜排厚度方向贯穿设有同心的两层阶梯圆孔，所述下铜排的一侧面具有适于铆接在所述阶梯圆孔中的直径较小的圆孔内的圆形铆接头，所述圆形铆接头内设有工艺沉孔。本发明无钉就可铆接，不需要其它连接件，保证上下表面平整，外表美观，使得其它件的安装不受干扰，丰富铆接手段。

Description

一种铜排无钉平整铆接结构及其工艺方法

技术领域

本发明涉及电力行业中电路连接技术领域，尤其涉及一种铜排无钉平整铆接结构及其工艺方法。

背景技术

铜排在电气柜里起到主回路导体的作用，是必不可少的结构元件。按照低压电气技术要求，三相铜排A、B、C的表面到任何导体的空间距离都必须大于等于10mm。如图10所示，传统工艺中，铜排的连接方式基本上都是用螺钉加螺母，在空间比较紧凑的情况下，为了保证这个安全距离，铜排之间的距离因为螺钉的影响，而不得不拉开距离，这使得柜内空间几乎不够用，而且将来电气柜的尺寸在往紧凑型方向发展，以土地节约资源，这个矛盾愈发加剧，结构布局设计变得很困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中的铜排之间距离过大，占用空间的技术问题，本发明提供了一种铜排无钉平整铆接结构及其工艺方法来解决上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铜排无钉平整铆接结构，包括相互垂直布置的上铜排和下铜排，所述上铜排厚度方向贯穿设有同心的两层阶梯圆孔，所述下铜排的一侧面具有适于铆接在所述阶梯圆孔中的直径较小的圆孔内的圆形铆接头，所述圆形铆接头内设有工艺沉孔。

进一步的，所述工艺沉孔为锥底盲孔。

优选的，所述阶梯圆孔的截面转折处通过倒角台阶连接，所述上铜排和下铜排连接处形成喇叭状铆接口。

进一步的，所述喇叭状铆接口包括上部喇叭口和下部圆柱口；所述上部喇叭口为由下至上逐渐外扩的漏斗状结构，且所述上部喇叭口外扩圆心角大小为120°~150°。

本发明还提供一种铜排无钉平整铆接工艺方法，包括以下几个步骤：

（1）在下铜排上冲压圆形铆接头：在下铜排和冲压机器之间放置模具，冲压机器冲压模具，使下铜排的背面形成圆形铆接头，同时在受到冲压的下铜排表面形成凹槽；

（2）制作圆形铆接头变形空间：在步骤（1）中形成的圆形铆接头中心钻工艺沉孔；

（3）在上铜排上冲压与所述圆形铆接头配合的圆孔：冲压机器配合模具在上铜排表面冲孔，使上铜排表面形成贯穿圆孔；

（4）制作铆接口挤压空间：在步骤（3）中形成的贯穿圆孔基础上钻同心沉孔，从而在上铜排厚度方向形成同心的两层阶梯圆孔；

（5）上铜排与下铜排铆接：选择合适的铆接模具，将上铜排放置于下铜排上方，并且步骤（1）中的圆形铆接头正对步骤（4）中所述阶梯圆孔中的直径较小的圆孔，铆接模具放置于同心沉孔和冲压机器之间，冲压机器冲压铆接模具，从而使上铜排和下铜排相互铆接成型。

进一步的，步骤（1）和步骤（3）中的模具均为圆柱形，步骤（1）中的模具直径略小于步骤（3）中的模具直径。

进一步的，步骤（5）中的铆接模具为圆柱形，铆接模具的尺寸选择原则是铆接模具的直径和高度近似于同心沉孔的直径和深度。

优选的，步骤（1）、步骤（3）和步骤（5）均使用冲压机床或者母排机完成。

优选的，步骤（2）中的工艺沉孔为锥形盲孔。

优选的，步骤（4）中的同心沉孔为台阶孔，所述台阶孔与所述贯穿圆孔的连接处具有倒角台阶，所述上铜排和下铜排连接处形成喇叭状铆接口。

本发明的有益效果是：

（1）无钉就可铆接，不需要其它连接件，保证上下表面平整，外表美观，使得其它件的安装不受干扰，丰富铆接手段。

（2）因为表面是平整的，没有凸起的连接件，实际应用中可以避开螺钉的因素，大幅度缩小铜排之间距离，避免过多占用空间的问题，并保证足够的电气距离。

(3) 因为没有凸起的连接件，相比螺钉，没有尖点，所以对电场的分布比较有利，缓解电场密度过于集中的现象，减少放电后击穿空气的隐患，避免短路，安全性更高。

（4）铆接后是永久连接，无防松要求，不会存在松脱隐患，结构强度更高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1 是本发明所述的铜排无钉平整铆接结构及其工艺方法的实施例1中下铜排的结构示意图；

图2是本发明所述的铜排无钉平整铆接结构及其工艺方法的实施例1和实施例2中上铜排的结构示意图；

图3 是本发明所述的铜排无钉平整铆接结构及其工艺方法的实施例1上铜排与下铜排铆接的结构示意图；

图4是本发明所述的铜排无钉平整铆接结构及其工艺方法的实施例2和实施例3中下铜排的结构示意图；

图5是本发明所述的铜排无钉平整铆接结构及其工艺方法的实施例2上铜排与下铜排铆接的结构示意图；

图6 是本发明所述的铜排无钉平整铆接结构及其工艺方法的实施例3中上铜排的结构示意图；

图7是本发明所述的铜排无钉平整铆接结构及其工艺方法的实施例3上铜排与下铜排铆接的结构示意图；

图8 是本发明所述的铜排无钉平整铆接结构及其工艺方法的上铜排与下铜排连接结构示意图；

图9 是本发明所述的铜排无钉平整铆接结构及其工艺方法的三相铜排布局的结构示意图；

图10 是传统工艺方法的三相铜排布局的结构示意图。

图中，1、上铜排，11、阶梯圆孔，111、贯穿圆孔，112、同心沉孔，113、倒角台阶，114、连接平台，2、下铜排，21、圆形铆接头，22、工艺沉孔，23、凹槽，3、铆接口，3-1、上部喇叭口，3-2、下部圆柱口，4、铆接点。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-9所示，本发明提供了一种铜排无钉平整铆接结构，包括相互垂直布置的上铜排1和下铜排2，上铜排1厚度方向贯穿设有同心的两层阶梯圆孔11，下铜排2的一侧面具有适于铆接在阶梯圆孔11中的直径较小的圆孔内的圆形铆接头21，圆形铆接头21内设有工艺沉孔22，铆接时圆形铆接头21超出阶梯圆孔11中的直径较小的圆孔，圆形铆接头21的顶部被冲压变形与阶梯圆孔11中的直径较大的圆孔底部接触形成铆接口3。

作为优选的，工艺沉孔22为锥底盲孔，锥底盲孔是指沉孔底部为锥形，且沉孔不穿透下铜排2。将上铜排1和下铜排2冲压在一起时，圆形铆接头21受到挤压会收缩变形，采用锥底盲孔有助于圆形铆接头21的自然变形，有利于一次铆接成型。

作为优选的，阶梯圆孔11的截面转折处通过倒角台阶113连接，倒角台阶113使上铜排1和下铜排2铆接时能够形成喇叭状铆接口3，喇叭状铆接口3包括上部喇叭口3-1和下部圆柱口3-2；上部喇叭口3-1为由下至上逐渐外扩的漏斗状结构，且上部喇叭口3-1外扩圆心角大小为120°~150°。喇叭状铆接口3与直角形铆接口3相比过渡效果较好，避免铆接转折处断裂。

实施例1，如图1-3、图8和图9所示，上铜排1和下铜排2尺寸相同，长为150mm，宽为60mm，厚度为6mm。铜排无钉平整铆接工艺方法包括以下几个步骤：

（1）在下铜排2上冲压圆形铆接头21：冲压机器选用冲压机床，将圆柱形模具固定在冲压机床的接口上，接着启动冲压机床，带动圆柱形模具压向下铜排2表面，使下铜排2的背面凸出形成圆形铆接头21，同时在受到冲压的下铜排2表面形成凹槽23，具体的，圆形铆接头21的直径为8mm，高度为3mm，凹槽23是由于凸出的圆形铆接头21形成的，因此凹槽23与圆形铆接头21的尺寸相同，如图1所示。

（2）制作圆形铆接头21变形空间：使用平底钻头在步骤（1）中形成的圆形铆接头21中心钻出平底的工艺沉孔22，工艺沉孔22的直径为7mm，深度为2mm，如图1所示。

（3）在上铜排1上冲压与所述圆形铆接头21配合的圆孔：冲压机器选用母排机，配合圆柱形模具在上铜排1表面冲孔，使上铜排1表面形成贯穿圆孔111，直径为8.5mm，如图2所示。

（4）制作铆接口3挤压空间：使用平底钻头在步骤（3）中形成的贯穿圆孔111基础上钻同心沉孔112，同心沉孔112的直径为10mm，深度为3.5mm，从而在上铜排1厚度方向形成同心的两层阶梯圆孔11，如图2所示。

（5）上铜排1与下铜排2铆接：铆接模具仍然选用圆柱形模具，将上铜排1放置于下铜排2上方，并且步骤（1）中的圆形铆接头21正对步骤（4）中所述阶梯圆孔11中的直径较小的圆孔，即下铜排2的圆形铆接头21朝上，上铜排1放置时直径为8.5mm的贯穿圆孔111朝下，直径为10mm的同心沉孔112朝上，冲压机器选用冲压机床，铆接模具放置于冲压机床的接头上，并且位于同心沉孔112正上方，启动冲压机床，将铆接模具压向上铜排1，进一步挤压下铜排2，从而使上铜排1和下铜排2相互铆接成型，如图3所示。

以上铆接点4位于上铜排1和下铜排2的端部表面，且同一端表面处共设置有四个铆接点4，保证结构强度，如图8所示。

该实施例中，由于圆形铆接头21上钻的是平底沉孔，且为保证圆形铆接头21的强度，平底沉孔深度小于圆形铆接头21的深度，因此圆形铆接头21的底部存在一部分实心结构，当上铜排1与下铜排2铆接时，圆形铆接头21受到挤压需要产生一定的变形，而圆形铆接头21底部的实心结构不利于结构变形，且容易使铆接口3产生畸形（如图3中铆接口3处存在畸形），无法保证铆接质量。

实施例2，如图8所示，上铜排1和下铜排2尺寸相同，长为150mm，宽为60mm，厚度为6mm。铜排无钉平整铆接工艺方法，包括以下几个步骤：

（1）在下铜排2上冲压圆形铆接头21：冲压机器选用冲压机床，将圆柱形模具固定在冲压机床的接口上，接着启动冲压机床，带动圆柱形模具压向下铜排2表面，使下铜排2的背面凸出形成圆形铆接头21，同时在受到冲压的下铜排2表面形成凹槽23，具体的，圆形铆接头21的直径为8mm，高度为3mm，凹槽23是由于凸出的圆形铆接头21形成的，因此凹槽23与圆形铆接头21的尺寸相同，如图4所示。

（2）制作圆形铆接头21变形空间：使用锥形钻头在步骤（1）中形成的圆形铆接头21中心钻出锥形的工艺沉孔22，工艺沉孔22的直径为7mm，深度为2mm，锥形底深度为2mm，因此工艺沉孔22的总深度为4mm，未穿透下铜排2，如图4所示。

（3）在上铜排1上冲压与所述圆形铆接头21配合的圆孔：冲压机器选用母排机，配合圆柱形模具在上铜排1表面冲孔，使上铜排1表面形成贯穿圆孔111，直径为8.5mm，如图2所示。

（4）制作铆接口3挤压空间：使用平底钻头在步骤（3）中形成的贯穿圆孔111基础上钻同心沉孔112，同心沉孔112的直径为10mm，深度为3.5mm，从而在上铜排1厚度方向形成同心的两层阶梯圆孔11，如图2所示。

（5）上铜排1与下铜排2铆接：铆接模具仍然选用圆柱形模具，将上铜排1放置于下铜排2上方，并且步骤（1）中的圆形铆接头21正对步骤（4）中所述阶梯圆孔11中的直径较小的圆孔，即下铜排2的圆形铆接头21朝上，上铜排1放置时直径为8.5mm的贯穿圆孔111朝下，直径为10mm的同心沉孔112朝上，冲压机器选用冲压机床，铆接模具放置于冲压机床的接头上，并且位于同心沉孔112正上方，启动冲压机床，将铆接模具压向上铜排1，进一步挤压下铜排2，从而使上铜排1和下铜排2相互铆接成型，如图5所示。

以上铆接点4位于上铜排1和下铜排2的端部表面，且同一端表面处共设置有四个铆接点4，保证结构强度。

本实施例在圆形铆接头21中心钻锥形沉孔，从而使圆形铆接头21底部存在一定空隙，上铜排1与下铜排2铆接时圆形铆接头21受到挤压能够向内收缩，从而避免铆接口3产生变形（图5中铆接口3处未产生变形），有助于一次性铆接成型，保证产品质量。

实施例3，如图8所示，上铜排1和下铜排2尺寸相同，长为150mm，宽为60mm，厚度为6mm。铜排无钉平整铆接工艺方法，包括以下几个步骤：

（1）在下铜排2上冲压圆形铆接头21：冲压机器选用冲压机床，将圆柱形模具固定在冲压机床的接口上，接着启动冲压机床，带动圆柱形模具压向下铜排2表面，使下铜排2的背面凸出形成圆形铆接头21，同时在受到冲压的下铜排2表面形成凹槽23，具体的，圆形铆接头21的直径为8mm，高度为3mm，凹槽23是由于凸出的圆形铆接头21形成的，因此凹槽23与圆形铆接头21的尺寸相同，如图4所示。

（2）制作圆形铆接头21变形空间：使用锥形钻头在步骤（1）中形成的圆形铆接头21中心钻出锥形的工艺沉孔22，工艺沉孔22的直径为7mm，深度为2mm，锥形底深度为2mm，因此工艺沉孔22的总深度为4mm，未穿透下铜排2，如图4所示。

（3）在上铜排1上冲压与所述圆形铆接头21配合的圆孔：冲压机器选用母排机，配合圆柱形模具在上铜排1表面冲孔，使上铜排1表面形成贯穿圆孔111，直径为8.5mm，如图6所示。

（4）制作铆接口3挤压空间：使用端部设有台阶的钻头在步骤（3）中形成的贯穿圆孔111基础上钻底部具有倒角台阶113的同心沉孔112，同心沉孔112的直径为10mm，深度为3.5mm，倒角台阶113的上表面直径为10mm，下表面直径为8.5mm，圆周角度为120°，从而在上铜排1厚度方向形成同心的两层阶梯圆孔11，如图6所示。

（5）上铜排1与下铜排2铆接：铆接模具仍然选用圆柱形模具，将上铜排1放置于下铜排2上方，并且步骤（1）中的圆形铆接头21正对步骤（4）中所述阶梯圆孔11中的直径较小的圆孔，即下铜排2的圆形铆接头21朝上，上铜排1放置时直径为8.5mm的贯穿圆孔111朝下，直径为10mm的同心沉孔112朝上，冲压机器选用冲压机床，铆接模具放置于冲压机床的接头上，并且位于同心沉孔112正上方，启动冲压机床，将铆接模具压向上铜排1，进一步挤压下铜排2，从而使上铜排1和下铜排2相互铆接形成喇叭状铆接口3，如图7所示，喇叭状铆接口3包括上部喇叭口3-1和下部圆柱口3-2；上部喇叭口3-1为由下至上逐渐外扩的漏斗状结构，且上部喇叭口3-1外扩的圆心角大小为120°。

如图8所示，以上铆接点4位于上铜排1和下铜排2的端部表面，且同一端表面处共设置有四个铆接点4，保证结构强度。

实施例1和实施例2中，同心沉孔112和贯穿圆孔111之间具有连接平台114（如图2所示），铆接后圆形铆接头21上端面与连接平台114铆接，圆形铆接头21侧面与贯穿圆孔111内壁铆接，从而形成直角铆接口3（如图3和图5所示），但是直角转折处没有进行过渡设置，很容易断裂，本实施例中由于使用了倒角台阶113，铆接口3的转折角度由近似90°变为近似30°（如图7所示），大大减小了铆接口3断裂的隐患，同时倒角台阶113相当于一个斜坡，当圆形铆接头21被挤压时，圆形铆接头21顶部能够沿着倒角台阶113斜向下变形，从而使贯穿圆孔111与倒角台阶113连接处堆积较多的铆接材料，形成加强结构，避免该连接处断裂。

实施例1-3均实现了无钉铆接，上铜排1和下铜排2铆接成型后，下铜排2的凹槽23面位于外侧，凹槽23的形成可以避免下铜排2表面受到冲压时形成凸起，改变与相邻铜排或者电器结构之间的距离，影响电场分布。同时上铜排1的同心沉孔112表面也能保证上铜排1表面的平整。

对比例，上铜排1和下铜排2尺寸相同，长为150mm，宽为60mm，厚度为6mm。采用传统铆接工艺，通过螺钉加螺母连接铜排。

如图9所示，实施例1-3铆接完成后三相铜排A、B、C之间的距离均大于10mm，三相铜排占用的空间尺寸L为56mm，而使用传统连接工艺，由于螺钉螺母需要占据一定空间，同时任意结构（包括螺钉螺母）之间要保证大于10mm的安全距离，因此整体占用的空间尺寸L1达到121mm（如图10所示），使用本实施例中的铆接工艺空间尺寸缩减了一半以上。

因此本发明提出的一种铜排无钉平整铆接工艺，解决了铜排之间距离过大，占用空间较大的技术问题，并保证足够的电气距离，为电气柜的尺寸往紧凑型方向发展提供了启发，是电路连接技术领域的一个重大突破。

另外现有技术中还有使用方形铆接头的铜排无钉铆接工艺，但是由于工艺的限制，方形铆接头只能在铜排的边上制作，无法制作在铜排的表面，因此使用方形铆接头时只能通过铜排的边与相邻铜排铆接，这种铆接结构强度较低，仅适用于尺寸较小的方形铜排，不适应与尺寸较大的长条形铜排。

在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种铜排无钉平整铆接结构，其特征在于：包括相互垂直布置的上铜排（1）和下铜排（2），所述上铜排（1）厚度方向贯穿设有同心的两层阶梯圆孔（11），所述下铜排（2）的一侧面具有适于铆接在所述阶梯圆孔（11）中的直径较小的圆孔内的圆形铆接头（21），所述圆形铆接头（21）内设有工艺沉孔（22），圆形铆接头（21）超出阶梯圆孔（11）中直径较小的圆孔，圆形铆接头（21）的顶部被冲压变形与阶梯圆孔（11）中直径较大的圆孔底部接触形成铆接口（3）；

所述工艺沉孔（22）为锥底盲孔；

所述阶梯圆孔（11）的截面转折处通过倒角台阶（113）连接，所述上铜排（1）和下铜排（2）连接处形成喇叭状铆接口（3）；

阶梯圆孔（11）由贯穿圆孔（111）和同心沉孔（112）构成，同心沉孔（112）和贯穿圆孔（111）之间具有连接平台（114），铆接后圆形铆接头（21）上端面与连接平台（114）铆接，圆形铆接头（21）侧面与贯穿圆孔（111）内壁铆接；

倒角台阶（113）为一个斜坡，当圆形铆接头（21）被挤压时，圆形铆接头（21）顶部能够沿着倒角台阶（113）斜向下变形。

2.由权利要求1所述的铜排无钉平整铆接结构，其特征在于：所述喇叭状铆接口（3）包括上部喇叭口（3-1）和下部圆柱口（3-2）；所述上部喇叭口（3-1）为由下至上逐渐外扩的漏斗状结构，且所述上部喇叭口（3-1）外扩的圆心角大小为120°~150°。

3.一种铜排无钉平整铆接工艺方法，其特征在于包括以下几个步骤：

（1）在下铜排（2）上冲压圆形铆接头（21）：在下铜排（2）和冲压机器之间放置模具，冲压机器冲压模具，使下铜排（2）的背面形成圆形铆接头（21），同时在受到冲压的下铜排（2）表面形成凹槽（23）；

（2）制作圆形铆接头（21）变形空间：在步骤（1）中形成的圆形铆接头（21）中心钻工艺沉孔（22）；

（3）在上铜排（1）上冲压与所述圆形铆接头（21）配合的圆孔：冲压机器配合模具在上铜排（1）表面冲孔，使上铜排（1）表面形成贯穿圆孔（111）；

（4）制作铆接口（3）挤压空间：在步骤（3）中形成的贯穿圆孔（111）基础上钻同心沉孔（112），从而在上铜排（1）厚度方向形成同心的两层阶梯圆孔（11）；

（5）上铜排（1）与下铜排（2）铆接：选择合适的铆接模具，将上铜排（1）放置于下铜排（2）上方，并且步骤（1）中的圆形铆接头（21）正对步骤（4）中所述阶梯圆孔（11）中的直径较小的圆孔，铆接模具放置于同心沉孔（112）和冲压机器之间，冲压机器冲压铆接模具，从而使上铜排（1）和下铜排（2）相互铆接成型；

同心沉孔（112）和贯穿圆孔（111）之间具有连接平台（114），铆接后圆形铆接头（21）上端面与连接平台（114）铆接，圆形铆接头（21）侧面与贯穿圆孔（111）内壁铆接；

步骤（2）中的工艺沉孔（22）为锥形盲孔；

步骤（4）中的同心沉孔（112）为台阶孔，所述台阶孔与所述贯穿圆孔（111）的连接处具有倒角台阶（113），所述上铜排（1）和下铜排（2）连接处形成喇叭状铆接口（3）；

倒角台阶（113）为一个斜坡，当圆形铆接头（21）被挤压时，圆形铆接头（21）顶部能够沿着倒角台阶（113）斜向下变形。

4.由权利要求3所述的铜排无钉平整铆接工艺方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（3）中的模具均为圆柱形，步骤（1）中的模具直径略小于步骤（3）中的模具直径。

5.由权利要求3所述的铜排无钉平整铆接工艺方法，其特征在于：步骤（5）中的铆接模具为圆柱形，铆接模具的尺寸选择原则是铆接模具的直径和高度近似于同心沉孔（112）的直径和深度。

6.由权利要求3所述的铜排无钉平整铆接工艺方法，其特征在于：步骤（1）、步骤（3）和步骤（5）均使用冲压机床或者母排机完成。

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