CN114243420B - 一体式电连接器金属插针的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种一体式电连接器金属插针的制备工艺，采用先包边再冲压的方式，先将卡圈片利用包边的方式固定在插针片上，然后再进行冲压，共同卷曲成管，变成一体结构，能够减少后续电连接器的组装步骤，并且有效保证卡圈和金属插针之间的连接牢固程度；安装时将金属插针插入绝缘外壳内部，卡圈上的弹性片代替原本金属插针上的倒刺结构，能够自动卡固在绝缘外壳内部的台阶上，有效避免卡圈摆放不正、脱落、倒刺结构的厚度受金属插针壁厚影响导致的止退效果不佳的问题。

Description

一体式电连接器金属插针的制备工艺

技术领域

本发明涉及电连接器技术领域，尤其涉及电连接器中的一体式电连接器金属插针的制备工艺。

背景技术

电连接器是光伏系统中必不可少的器件，多个光伏组件之间通过电连接器和电缆线相互连接组成光伏组件阵列，各光伏组件的支电流汇流后向外进行大电压输出。目前的常用的光伏组件电连接器包括正极连接器以及负极连接器，两端分别连接固定电缆线，正极电连接器和负极电连接器均由金属插针和绝缘外壳组成，而因为连接器的正、负极连接器的金属插针需要互相插接，因此经常将正极连接器中的金属插针定义为插针、将负极连接器中的金属插针定义为插套；或者将正极连接器的金属插针定义为插套，将负极连接器的金属插针定义为插针；不管将其定义为插针还是插套，二者均属于广泛意义上的连接器的金属插针（PIN）。

电连接器中，金属插针在绝缘外壳内部的固定强度直接决定了电缆线与电连接器的固定强度，而在光伏系统安装时，经常需要拖动电缆线将光伏组件连接在一起，金属插针会受到较大的拉力，一旦金属插针脱出绝缘外壳致其裸露，将会造成严重后果。目前，通常在金属插针与绝缘外壳中间设置一个止退卡圈，止退卡圈与金属插套上的倒刺结构相配合，安装时先将卡圈塞到绝缘外壳内部，通过塑料件固定卡圈，然后将金属插针插入绝缘外壳，金属插针上的倒刺结构被卡圈限定，可以有效防止金属插针被电缆线拉拽脱出。此结构的电连接器在安装时，卡圈容易安装不到位，从而导致金属插针插入困难或者达不到止退效果；此外，金属插针的倒刺结构是由金属插针本身的壁厚材料冲切而成，强度受到插针本身壁厚的限制，难以保证止退效果。因此，需要对金属插针和止退圈的结构进行改进，使金属插针和卡圈能够生产成为一体式结构，并避开金属插针本身壁厚的限制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种一体式电连接器金属插针的制备工艺，使得生产出的金属插针和卡圈是一体式结构，并且避开金属插针的壁厚限制，大幅度提高止退效果，提高安装速率，显著提高电连接器的金属插针和电缆连接的可靠性。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种一体式电连接器金属插针的制备工艺，所述的金属插针包括插针和与插针匹配的插套，所述的制备工艺包括以下步骤：

S1、材料准备及定位；将根据金属插针的规格裁切好的金属带材，包括金属插针原料带材以及卡圈原料带材在模具入料口定位，其中，金属插针的原料带材进料方向为X向，卡圈原料带材的进料方向为Y向，X向与Y向垂直；

S2、材料冲压：利用冲压模具同时对金属插针原料带材以及卡圈原料带材进行冲压，对于金属插针原料带材，冲压后形成插针片，插针片包括插针本部、卡接部以及铆接部；对于卡圈原料带材，冲压后形成卡圈片，卡圈片上一体成型有一排间隔均匀的弹性片以及两端的定位凸片；卡圈片的轮廓形状大小与插针片的卡接部轮廓形状大小匹配；

S3、包边；将步骤S2中形成的卡圈片与卡接部贴合并利用冲压模具将卡圈片两端的定位凸片向内弯曲并包覆在卡接部的端边上；

S4、铆接部加强筋冲压；

S5、插针成型：将一体的插针片12和卡圈片20经过多个成管模具逐渐缩口，直至形成管状并闭合的金属插针；在此过程中，铆接部123也完成最终的结构定型；以及，

S6、将制备好的一体式金属插针质检后包装入库。

优选的，在制备金属插针的插套时，在步骤S4与步骤S5之间还包括步骤：鼓簧部材料冲压：在步骤S2形成的插针本部上通过冲压模具形成构成鼓簧部的间隔均匀的多个弹片；步骤S5的插针成型过程中，构成鼓簧部125的间隔均匀的多个弹片也向内弯曲成型形成完整的鼓簧部。

再优选的，在所述步骤S3中，在完成包边工艺之前或同时或之后，通过冲压工艺在卡接部上、沿卡圈片的上下边缘处形成多个定位凸点。

再优选的，所述的定位凸点被压延并覆盖在卡圈片的边缘上。

再优选的，在步骤S3中，在冲压时，在插针片的卡接部上以及卡圈片上对应的位置形成有相互匹配的凸点和凹点。

再优选的，所述步骤S2的材料冲压是分成2-3个冲压工序来完成。

再优选的，在所述的步骤S2中，在对卡圈制备带材冲压形成卡圈片时，还包括通过冲压工艺在弹性片的根部形成加强筋的步骤。

再优选的，所述的鼓簧部材料冲压步骤是分成2-3个冲压工序来完成。

再优选的，所述的步骤S5的插针成型是通过6-9个冲压工序逐步完成最终的插针成型。

再优选的，在S1中，所述插针原料带材选用铜金属带材，所述卡圈原料带材选用不锈钢带材。

再优选的，插针原料带材冲压后得到插针片带材，所述插针片带材包括连接带材以及插针片，所有的插针片沿所述连接带材的延伸方向整齐排列，每个插针片均与所述连接带材之间通过冲压保留的细金属条连接，所述插针片的轴线垂直于所述连接带材的延伸方向。

与现有技术相比，本发明的一种一体式电连接器金属插针的制备工艺，使得制备出的金属插针带有一体式插针-卡圈结构，安装时将金属插针插入绝缘外壳内部，卡圈上的弹性片能够自动卡固在绝缘外壳内部的台阶上，有效避免卡圈摆放不正、脱落、倒刺结构的厚度受金属插针壁厚影响导致的止退效果不佳的问题；在插套本体上一体形成鼓簧部，进一步减少零件个数和简化连接器的组装工艺。

本发明的工艺步骤中，采用先包边再冲压的方式，先将卡圈片利用包边的方式固定在插针片上，然后再进行冲压，共同卷曲成管，变成一体结构，能够减少后续电连接器的组装步骤，在生产过程中就解决卡圈的安装位置问题，并且有效保证卡圈和金属插针之间的连接牢固程度。

附图说明

图1为一体式插针-卡圈结构的制备工艺的流程图；

图2为一体式插针-卡圈结构的制备工艺制备过程图；

图3为卡圈片的结构示意图；

图4为卡圈片包边后的结构示意图；

图5为金属插针-插针的插针片结构示意图；

图6为金属插针-插套的插针片结构示意图；

图7为金属插针-插针的成管结构示意图；

图8为金属插针-插套的成管结构示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

本发明中的插针属于广泛意义上的连接器的金属插针（PIN）。因为电连接器的正、负极连接器的金属插针需要互相插接，因此经常将正极连接器中的金属插针定义为插针、将负极连接器中的金属插针定义为插套；反之亦可；不管将其定义为插针还是插套，二者均属于广泛意义上的连接器的金属插针（PIN）。

下述实施例中，将以负极金属插针即本领域通常所称的插套为例进行详细说明其制备工艺，本实施例中的插套为一体式结构的插套，即，将卡圈与插套本体在成型过程中形成一体式结构，同时，在插套本体上直接形成鼓簧结构，而无需像现有技术那样，需要将插套、卡圈、鼓簧分别进行安装固定；对于与插套对插的本领域通常所称的插针，除了在插针本体上无需形成鼓簧结构外，其成型工艺与本申请的插套成型工艺一致，将不再另行重复赘述。

请结合参照图1-图8，本发明提供了一体式电连接器金属插针-卡圈结构的制备工艺，如图1和图2所示，包括以下步骤：

S1、材料准备及定位；将根据金属插针的规格裁切好的金属带材，包括金属插针原料带材以及卡圈原料带材在模具入料口定位，其中，如图2所示，金属插针的原料带材进料方向为X向，卡圈原料带材的进料方向为Y向，X向与Y向垂直；

S2、材料冲压：利用冲压模具同时对金属插针原料带材以及卡圈原料带材进行冲压，对于金属插针原料带材，冲压后形成插针片12，插针片12包括插针本部121、卡接部122以及铆接部123（可结合参考图5所示）；对于卡圈原料带材，冲压后形成卡圈片20，卡圈片20上一体成型有一排间隔均匀的弹性片21以及两端的定位凸片22（参见图3所示）；卡圈片20的轮廓形状大小与插针片12的卡接部122轮廓形状大小匹配；

S3、包边；将步骤S2中形成的卡圈片20与卡接部122贴合并利用冲压模具将卡圈片20两端的定位凸片22向内弯曲并包覆在卡接部122的端边上，可参照图4所示；

S4、铆接部加强筋冲压；

S5、鼓簧部材料冲压；在步骤S2形成的插针本部121上通过冲压模具形成构成鼓簧部125的间隔均匀的多个弹片；

S6、插针成型：将一体的插针片12和卡圈片20经过多个成管模具逐渐缩口，直至形成管状并闭合的金属插针；在此过程中，步骤S5中形成的构成鼓簧部125的间隔均匀的多个弹片也向内弯曲成型形成完整的鼓簧部，铆接部123也完成最终的结构定型；

S7、将制备好的一体式金属插针质检后包装入库。

在一优选的实施方式中，在所述步骤S3中，在完成包边工艺之前或同时或之后，通过冲压工艺在卡接部122上、沿卡圈片20的上下边缘处形成多个定位凸点124，避免卡圈在后续工艺中发生上下位置偏移；可参考图5或图6所示。

在另一优选的实施方式中，所述步骤S2的材料冲压是分成2-3个冲压工序来完成。

在另一优选的实施方式中，在所述的步骤S2中，在对卡圈制备带材冲压形成卡圈片20时，还包括通过冲压工艺在弹性片21的根部，即弹性片21与卡圈片连接处形成加强筋的步骤。

在另一优选的实施方式中，所述的步骤S5的鼓簧部材料冲压是分成2-3个冲压工序来完成，如此，可以避免冲压形成的弹片发生变形的问题。

在另一更优的实施方式中，所述的步骤S6的插针成型是通过6-9个冲压工序逐步完成最终的插针成型。

图2中所示的是生产时随着加工工序的进行，插针片12和卡圈片20的结构变化状态；S1材料准备及定位步骤中，插针原料带材沿X方向定位及进料，卡圈原料带带材沿与 X向垂直的Y方向定位及进料，插针原料带材经过冲压后得到沿X方向排列的插针片12，卡圈原料带材经过冲压后，形成卡圈片20，然后由模具的传送机构或机械手将卡圈片20放置在对应的插针片12的卡接部上一同进行后续的工艺步骤。

当组装电连接器时，将本发明的制备方法生产出的一体式的电连接器金属插针插入绝缘外壳内，安装过程中，卡圈上的弹性片21翘起的尾端抵靠在绝缘外壳内壁上并向内收缩，直至将金属插针完全安装好，卡圈卡固在绝缘外壳对应位置的空腔内，卡圈上的弹性片21弹开且尾端抵靠在绝缘外壳内壁凸起的台阶结构上；管状的插针本部用于和与其匹配的另一半电连接器的金属插针插接；铆接部用于铆接电缆线。此结构下，拉扯拖拽电缆线，与插针一体的卡圈会被一同拉扯拖拽，卡圈上张开的弹性片抵靠在结缘外壳内凸起的台阶上，起到良好的止退效果。

本发明的制备工艺，根据设计规格以及设计好的工艺步骤，将卡圈制备带材的位置与插针片12的位置对齐，在卡圈片20成型后，直接将卡圈片20放置到在插针片12的卡接部122上，通过包边工艺，使卡圈片20与插针片12一体固定，然后再将一体的卡圈片20和插针片12共同卷成管状，能够进一步加固卡圈和插针之间的连接关系，防止卡圈松脱滑动导致安装困难，保证止退效果；而且能简化电连接器的组装工艺。

在一优选的实施例中，S1中插针原料带材选用金属带材，卡圈原料带材选用不锈钢带材；插针原料带材可以根据线缆导电的需求选择铜质带材或者铝质带材等，卡圈原料带材选用强度较大、抗拉强度较好的不锈钢材料，其弹性片抵靠在绝缘外壳内部时，能够起到良好的止退效果。

在一优选的实施例中，如图2所示，S1中插针原料带材冲压后得到插针片带材10，插针片带材10包括连接带材11以及插针片12，所有的插针片12随着连续成型工艺沿连接带材11的延伸方向整齐排列，每个插针片12均与连接带材11之间通过冲压保留的细金属条连接，插针片12的轴线垂直于连接带材11的延伸方向。连接带材11的存在能够快速引导并纠正插针片12的进料方向，只需要对连接带材11进行牵引，就能够控制插针片12按照指定的方向依次进料，有效提高连续生产速度。

插针原料带材沿X方向进料，卡圈片原料带材沿Y方向进料，冲压出的插针片12沿X方向排列，插针片12的轴线沿Y方向延伸，每次从卡圈片原料带材上冲压出的卡圈片20轴线沿Y方向延伸并由机械手放置在其对应的插针片12的卡接部122。

插针片12是连续冲压成型，先冲压出插针片带材10的外轮廓以及卡圈片20，再将卡圈片20放置在其对应的插针片12的卡接部122上，然后插针片带材沿X方向移动，同时冲压出下一个卡圈片20，将冲压出的新一对卡圈片20与插针片12匹配安装好；匹配安装好卡圈片20的插针片12安装上述的工艺步骤连续完成连接器金属插针的加工过程。

在S2中，插针片12的带材沿X方向进料，卡圈片20垂直于X方向进料，卡圈片20由机械手分批次对应地放置在插针片12的卡接部；加工的位置固定，插针片12在进料装置的牵引下依次沿X方向进料，机械手或模具的送料机构对卡圈片20的进料节奏根据插针片12的进料节奏控制，这样，生产线上能够不间断地进行插针片12进料和卡圈片放置。当最后完全卷成管状之后，其成品如图7或图8所示，成型模具将连接带材11切断，金属插针成品从带材上落料。

在一优选的实施例中，如图5或图6所示，卡接部的上下两侧均设有定位凸点124，卡圈片20的上下两侧分别卡固在卡接部的两个定位凸点124内侧，起到定位的效果，保证卡圈片20能够姿态端正并放置在合适的位置，保证在冲压以及后续的工艺中，卡圈片20被初步卡固在插针片12上，不会在进料和冲压的过程中发生移动错位，此外，优选的，冲压过程中，定位凸点124被压延并覆盖在卡圈片20的边缘上，能够进一步保证卡圈片20牢固位于插针片12上。

在另一实施例中，还可以在插针片12的卡接部122上以及卡圈片20上对应的位置分别设置相互匹配的凸点和凹点，同样能够起到定位及预固定的效果；相互匹配的凸点和凹点可以在步骤S3中同时完成，在冲压时，冲压顶针要避开卡圈片20上的弹性片，避免对卡圈上的弹性片21止退效果造成不好的影响，并且可以预先设置多点均匀区域冲压，保证冲压后卡圈片卡圈片20和插针片12厚度均匀、连接牢固，并且保证金属插针成品的质量。

在一优选的实施例中，如图3和图4所示，卡圈片20的与X方向垂直的两个侧边分别向外延伸有定位凸片22，S3中定位凸片22向内弯曲并包裹勾住插针片12的卡接部122与X方向垂直的两侧，起到预先卡固的效果，防止卡圈片20在进料移动过程中发生移位或脱落，影响最后的金属插针成品质量。

在一优选的实施例中，S5中多套直径不同的弧形模具沿X方向排列，冲压一体的插针片12和卡圈片20沿X方向进料，并经过每套弧形模具依次缩口，直至插针片12和卡圈片20一体形成管状并定型；由于插针片12和卡圈片20均由强度较大的材料制作而成，且制备过程中经过多次冲压，因此最后成管需要经过多次弧形模具缩口塑形成为管状并定型。

本发明的金属插针是广义上的金属插针，具体可以分为相互插接的如图5、图7所示的插针和如图6、图8所示的插套。

如图5和图7所示，一实施例为：插针的制备工艺步骤与上述的步骤，取消了鼓簧部的成型过程。插针片12的插针本部121整体形状是矩形，与卡接部122之间弧形过渡，S5成管步骤中，矩形的插针本部121卷成圆柱状，插针本部121的两侧边重合相接，形成圆柱形插针上的接缝。

如图6和图8所示，一实施例为：插套的制备工艺步骤与上述S1-S7相同， 在插套本部的远离铆接部123的一端冲压形成栅栏状或者网格状的鼓簧部125，冲压金属片，使鼓簧部125的中部下凹；其中插套本部的与轴线平行的两个侧边分别设置凹凸匹配的燕尾结构126，鼓簧部125的顶端与轴线平行的两个侧边分别设置形状匹配的第一燕尾结构，鼓簧部125的底端与卡接部122的过渡位置，其与轴线平行的两个侧边分别设置形状匹配的第二燕尾结构；在成型过程中，栅栏状或者网格状的鼓簧部125卷成圆柱状并且其中部向轴线方向内凹，插套本部的两侧边重合相接形成接缝，鼓簧前后的接缝上分别是拼接后相互卡接勾连的第一燕尾结构和第二燕尾结构；此实施例中，插套上的鼓簧是一体冲压成型，可以避免独立安装鼓簧导致鼓簧位置不正、影响插拔连接效果的情况。

上述两实施例中的插针和插套相互匹配，插拔连接，插针的插针本部插入插套的插针本部中，插套的鼓簧部内凹的栅栏结构向内箍紧插针的插针本部，使得插针和插套牢牢插接。插针和插套成管的燕尾形接缝，相互卡合拼接，使得其自身成管后更加坚固。

由上所述，本发明的一体式电连接器金属插针的制备工艺，在生产过程中利用包边和冲压的方式将卡圈与金属插针的片状材料固定成一体式结构，卡圈上设置弹性片，替代原本金属插针上的倒刺结构，能够有效避免卡圈摆放不正、脱落、倒刺结构受金属插针壁厚和材料强度的限制而导致的止退效果不佳的问题。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (7)

1.一体式电连接器金属插针的制备工艺，所述的金属插针包括插针和与插针匹配的插套，其特征在于，所述的制备工艺包括以下步骤：

S1、材料准备及定位；将根据金属插针的规格裁切好的金属带材，包括金属插针原料带材以及卡圈原料带材在模具入料口定位，其中，金属插针的原料带材进料方向为X向，卡圈原料带材的进料方向为Y向，X向与Y向垂直；

S2、材料冲压：利用冲压模具同时对金属插针原料带材以及卡圈原料带材进行冲压，对于金属插针原料带材，冲压后形成插针片，插针片包括插针本部、卡接部以及铆接部；对于卡圈原料带材，冲压后形成卡圈片，卡圈片上一体成型有一排间隔均匀的弹性片以及两端的定位凸片；卡圈片的轮廓形状大小与插针片的卡接部轮廓形状大小匹配；

S3、包边；将步骤S2中形成的卡圈片与卡接部贴合并利用冲压模具将卡圈片两端的定位凸片向内弯曲并包覆在卡接部的端边上；在完成包边工艺之前或同时或之后，通过冲压工艺在卡接部上、沿卡圈片的上下边缘处形成多个定位凸点，所述的定位凸点被压延并覆盖在卡圈片的边缘上，在冲压时，在插针片的卡接部上以及卡圈片上对应的位置形成有相互匹配的凸点和凹点；

S4、铆接部加强筋冲压；

S5、金属插针成型：将一体的插针片和卡圈片经过多个成管模具逐渐缩口，直至形成管状并闭合的金属插针；在此过程中，铆接部也完成最终的结构定型；以及，

S6、将制备好的一体式金属插针质检后包装入库。

2.如权利要求1所述的一体式电连接器金属插针的制备工艺，其特征在于，在制备金属插针的插套时，在步骤S4与步骤S5之间还包括步骤：鼓簧部材料冲压：在步骤S2形成的插针本部上通过冲压模具形成构成鼓簧部的间隔均匀的多个弹片；步骤S5的插针成型过程中，构成鼓簧部的间隔均匀的多个弹片也向内弯曲成型形成完整的鼓簧部。

3.如权利要求1或2所述的一体式电连接器金属插针的制备工艺，其特征在于，所述步骤S2的材料冲压是分成2-3个冲压工序来完成。

4.如权利要求1或2所述的一体式电连接器金属插针的制备工艺，其特征在于，在所述的步骤S2中，在对卡圈制备带材冲压形成卡圈片时，还包括通过冲压工艺在弹性片的根部形成加强筋的步骤。

5.如权利要求2所述的一体式电连接器金属插针的制备工艺，其特征在于，所述的鼓簧部材料冲压步骤是分成2-3个冲压工序来完成。

6.如权利要求1或2所述的一体式电连接器金属插针的制备工艺，其特征在于，所述的步骤S5的金属插针成型是通过6-9个冲压工序逐步完成最终的插针成型。

7.如权利要求1或2所述的一体式电连接器金属插针的制备工艺，其特征在于，金属插针原料带材冲压后得到插针片带材，所述插针片带材包括连接带材以及插针片，所有的插针片沿所述连接带材的延伸方向排列，每个插针片均与所述连接带材之间通过冲压保留的细金属条连接，所述插针片的轴线垂直于所述连接带材的延伸方向。