[科普中国]-静触点

静触点是指开关和继电器及接触器不随执行机构动作的触点，也叫静触头。反之为动触点。高压开关的接通和断开要依靠它来实现，其使用寿命决定了高压开关的寿命，进而决定着高压输变电网的安全运行。触头工作时依靠自身刚性产生对动触头的压紧力，因此，触头零件除要求较高的导电率外，还要求具有高的强度和刚度。

简介静触头是高压开关的关键部件，高压开关的接通和断开要依靠它来实现，其使用寿命决定了高压开关的寿命，进而决定着高压输变电网的安全运行。触头工作时依靠自身刚性产生对动触头的压紧力，因此，触头零件除要求较高的导电率外，还要求具有高的强度和刚度。然而，制造部门往往将触头作为一种简易电器进行粗放型生产，对产品设计、选材、加工工艺和质量控制等均不够重视。随着输变电线路电压等级的提高，输送容量的加大，高压开关触头类零件的传统成形工艺已不能满足高压开关行业对零件性能的要求。现基于某型号高压开关静触头的结构特点，分析触头毛坯传统生产方式及其优缺点，提出两次反挤压成形工艺方案，并设计挤压模1。

高压开关静触头成形工艺分析1.零件技术要求

高压开关静触头材料为铜铬合金，该材料具有良好的塑性、强度和优良的导电性能。触头零件属于无底杯形件，壁厚较薄且不均匀，零件质量要求较高，表面需镀银处理，镀银前必需经磨削加工使表面质量达到要求。

2.传统成形工艺分析

1995年之前，许多高压开关厂家因断路器生产批量较小,常采用厚壁管材+切削加工工艺生产,生产时需要制备管材坯料。由于零件的上、下内径不一致，所需管材壁厚较大，在车削加工时产生废料多，材料利用率低，工艺成本高，已被淘汰。有些厂家采用锻造棒材+切削加工的方式生产触头，材料利用率有所提高，但生产效率低、成品率低，因此很少采用。

很多生产厂家采用离心铸造的方式生产静触头。该工艺生产成本较低，但产品容易产生缩孔疏松，材料密度较低，进而导致零件导电率和强度偏低。离心铸造工艺生产的高压开关触头，在最后的加工工序，即铣瓣的过程中易断裂脱落，而且成品安装到高压开关上长期使用时，在自力型触头的弹性变形作用下易断裂脱落，造成重大事故。因此，离心铸造生产的静触头质量不稳定，性能较差，严格意义上讲不能满足高压开关触头和气缸的性能要求。

3.静触头热挤压工艺分析

挤压工艺分析是挤压模设计的第一步，直接影响制件质量、生产效率、模具寿命、生产成本等。

静触头材料为QCr0.5 ，在常温下具有良好的塑性和较低的变形抗力,适合挤压成形,但由于零件尺寸较大，在室温下成形时对模具和设备要求较高，现结合实际生产条件，决定采用热挤压成形，热挤压温度800℃。新的热挤压工艺采用棒料挤压成形。根据零件形状，可以采用一道工序反挤压成形工艺方案，虽该方案模具结构简单，生产效率高，但材料的变形程度高 ，挤压作用面积大，在现有设备条件下难以实现。

考虑到800℃时材料产生氧化皮和留机加工余量，挤压件内、外轮廓单边各加1.5mm的余量，端部加5mm余量作为挤压件的基本尺寸。同时考虑到热变形后零件的收缩量，内孔余量适当减小而外圆余量增大。通过计算得总毛坯体积V = 6.5×105mm3。与原切削加工工艺相比，毛坯质量从10.69kg降低为5.82kg，材料利用率从22.45%提高到41.24%2。

模具结构设计工艺采用2道工序挤压成形，每道工序需要1副模具，但出于对加工成本和模具通用性的考虑，设计时只设计了1副通用模架，2套模芯。由于二次成形的挤压力较大，在设计时根据二次成形的要求设计模架。零件的壁厚较小，虽然挤压件表面设计有加工余量，但对尺寸要求依然很严格，所以根据要求设计了导柱、导套。考虑到热挤压时，由于热胀冷缩的原因，开模时零件可能会紧抱在凸模上无法取下，在模具上设计了卸料机构。卸料机构由卸料板、卸料螺钉以及弹簧等零件组成,这种设计结构简单，拆卸方便，卸料可靠。另外，模具设计了顶出机构，可确保在零件留在凹模时能顺利取下2。

凸、凹模设计1.挤压凸模设计

合理的反挤压凸模形状和尺寸有利于材料流动，降低单位挤压力，从而提高模具使用寿命。凸模设计时，考虑到坯料变形量较大，材料流动困难，在第一次挤压凸模底部设置了20°锥角，以利于材料流动。同时为了提高凸模耐磨性，工作带宽度比冷挤压模具要宽，设计为5mm。

第二次挤压成形时，在凸模工作带未开始工作之前，需要有型芯进入坯料圆孔中，以保证成形顺利进行，因此，第二次挤压凸模与第一次挤压凸模最大的不同就是第二次挤压凸模上带有型芯。为节省材料，提高材料利用率，凸模工作带部分在设计时，应尽量保证外形与零件内孔形状一致。热挤压时，因凸模在高温状态下工作，强度下降，容易变形破坏，凸模材料选择热强度较高的2Cr2W8V。

2. 组合凹模设计

由于挤压力较大，单层凹模强度不足，为了提高模具强度，防止凹模开裂，采用了双层预应力组合凹模结构。两工序组合凹模的外圈外径都定为