0 引 言

薄片類動(dòng)觸頭作為強(qiáng)度大、導(dǎo)電性好的高彈性元件在開(kāi)關(guān)、連接器、換向器、繼電器等電子零件上得到廣泛應(yīng)用，其必須在靜態(tài)或變數(shù)負(fù)荷條件下，才能體現(xiàn)較好的抗疲勞性能與導(dǎo)電性能，所以對(duì)選材和精度有較高的要求。圓形觸點(diǎn)抗扭力比較弱，不適合在特定的條件下使用，觸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致鉚接松動(dòng)，產(chǎn)生觸橋與觸點(diǎn)的接觸間隙，使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)溫升過(guò)高、火花腐蝕、粘連等故障，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)失效或起火，因此工藝上保證觸點(diǎn)組裝后的穩(wěn)定性尤為重要。動(dòng)觸頭長(zhǎng)期在電流引起的自熱和環(huán)境溫度的影響下，會(huì)出現(xiàn)自身應(yīng)力松弛的現(xiàn)象，需保證動(dòng)觸頭不能有壓痕、翹曲變形、毛刺等缺陷，工作時(shí)才能有良好的通斷性能。在上述技術(shù)要求下，現(xiàn)介紹的方形觸點(diǎn)抗扭力較好，觸點(diǎn)不會(huì)脫落，滿足鉚接推力要求。

1 動(dòng)觸頭結(jié)構(gòu)及材料

圖1所示動(dòng)觸頭是由厚度為0.1 mm的鈹銅片（觸橋）和一個(gè)方形銀合金觸點(diǎn)鉚接而成。制件尺寸精度高，要求鈹銅片（觸橋）不能有變形、壓傷、翹曲等不良現(xiàn)象，方形觸點(diǎn)尺寸符合要求，鉚接推力≥50 N，觸點(diǎn)銀面不能有壓傷，否則會(huì)影響制件的功能性要求。

動(dòng)觸頭觸橋材質(zhì)為鈹銅，具有較好的抗疲勞性能。觸點(diǎn)為導(dǎo)電和抗腐蝕性更好的銀鎳合金材料，銀具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性，但是純銀在退火狀態(tài)下的硬度和強(qiáng)度較低，易硫化生成硫化銀（Ag

S）或硫酸銀（Ag

SO

），且銀的抗熔焊性能低。為了提高銀作為電接觸材料的電氣性能，在銀基體中添加Ni，這樣可以抑制Ag晶粒長(zhǎng)大，起到彌散強(qiáng)化的作用，提高其耐熱強(qiáng)度。在純銀中添加10%的Ni，雖然降低了導(dǎo)電性，但是增加了材料的硬度，加大了接觸過(guò)程中的電火花抗侵蝕能力，使其具有優(yōu)良的電氣性能及較長(zhǎng)的使用壽命。

2017年9月，經(jīng)國(guó)務(wù)院臺(tái)辦、國(guó)家發(fā)改委、商務(wù)部聯(lián)合批復(fù)，廣西設(shè)立了全國(guó)首個(gè)海峽兩岸產(chǎn)業(yè)合作區(qū)，從政策上促進(jìn)了臺(tái)資企業(yè)向大陸中西部轉(zhuǎn)移。該項(xiàng)政策的實(shí)施，不僅是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然需要，更是構(gòu)建“一帶一路”新經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。海峽兩岸產(chǎn)業(yè)合作區(qū)的設(shè)立，是廣西對(duì)臺(tái)經(jīng)貿(mào)發(fā)展過(guò)程中的重要事件，對(duì)兩岸經(jīng)濟(jì)文化交流大有益處。在產(chǎn)業(yè)合作區(qū)的設(shè)立過(guò)程中，自治區(qū)臺(tái)辦認(rèn)真聽(tīng)取臺(tái)商的意見(jiàn)和建議，主動(dòng)與相關(guān)部門加緊溝通落實(shí)，真正把握中央惠臺(tái)政策中的要領(lǐng)。合作區(qū)成立后，吸引了很多臺(tái)商的目光，意向投資總額已經(jīng)超過(guò)了80億元。

2 工藝分析及排樣

該動(dòng)觸頭觸橋薄，厚度僅有0.1 mm，鉚接方形觸點(diǎn)。方形觸點(diǎn)若使用圓線料冷鐓工藝無(wú)法將觸點(diǎn)的棱角填滿，成形制件會(huì)出現(xiàn)缺陷，可行性工藝應(yīng)為粉末冶金制作觸點(diǎn)，再手工或半自動(dòng)組裝到觸橋上，但該成形工藝增加了觸點(diǎn)的制造成本。對(duì)于0.1 mm厚的觸橋，沒(méi)有更好的方法解決手工組裝帶來(lái)的應(yīng)力變形問(wèn)題，無(wú)法成形合格、穩(wěn)定、高效的動(dòng)觸頭元件?；谏鲜鰡?wèn)題，采用單側(cè)載體的方式運(yùn)載條料，并在級(jí)進(jìn)模內(nèi)組裝的工藝。鈹銅為主料帶，由壓力機(jī)的高速滾輪送料機(jī)從左至右進(jìn)行送料，在鈹銅料帶上預(yù)沖方孔。方線料用自行設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)送料，垂直鈹銅料帶的方向送進(jìn)模具，方線料在模具內(nèi)剪切后鉚接在鈹銅料帶的方孔上，即預(yù)鉚接。預(yù)鉚接的觸點(diǎn)會(huì)隨著鈹銅料帶進(jìn)入下一個(gè)工位，進(jìn)行多次壓鉚整形，使觸點(diǎn)尺寸和形狀符合要求。通過(guò)該方法能較好地完成鈹銅料帶上方形觸點(diǎn)的鉚接，然后再進(jìn)行鈹銅料帶的沖切和彎曲，最后以連續(xù)料帶的方式出料，卷盤收料，完成觸橋的加工。動(dòng)觸頭元件的成形工藝排樣如圖2所示，由17個(gè)工序組成：①?zèng)_定位孔；②壓凸包；③沖方孔；④沖圓孔；⑤預(yù)斷線；⑥翻孔；⑦切邊；⑧預(yù)鉚接方線料；⑨鉚接；⑩鉚接；?整形；?光纖檢測(cè)；?切邊；?彎曲；?彎曲調(diào)整；?切邊；?調(diào)整扇形。

3 模具設(shè)計(jì)

3.1 模具總體結(jié)構(gòu)和設(shè)備要求

薄片沖壓鉚接的最大問(wèn)題是在鉚接過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力釋放和擠壓變形。制件鉚接時(shí)觸點(diǎn)膨脹會(huì)擠壓鈹銅料帶，致使鈹銅料帶內(nèi)存在應(yīng)力，觸點(diǎn)整形過(guò)程中因?yàn)槭芰Σ痪鶗?huì)存在觸點(diǎn)上下竄動(dòng)的情況，使鉚接在鈹銅料帶上的觸點(diǎn)上凸或下翹。經(jīng)研究采用3種方法解決：①?zèng)_切工序?qū)⒂|點(diǎn)周邊的廢料切開(kāi)，鉚接過(guò)程中應(yīng)力會(huì)逐步釋放，待鉚接完成后再進(jìn)行觸橋尺寸的精切；②將方孔內(nèi)孔邊緣壓凸0.05～0.1 mm，并依據(jù)體積相等的原理將鈹銅料帶每側(cè)觸點(diǎn)的長(zhǎng)度在預(yù)鉚接工序調(diào)整；③鉚接工序采用浮升塊8和卸料板3先將鈹銅料帶壓住進(jìn)行觸點(diǎn)的壓形，關(guān)鍵工序鉚接1的過(guò)程如圖7所示。這種先壓住薄片料帶，再對(duì)觸點(diǎn)壓形，并采用分步先固定觸點(diǎn)一側(cè)，再壓形另一側(cè)的方法能控制觸點(diǎn)在鈹銅料帶上下竄動(dòng)的情況。通過(guò)以上方法，解決了觸點(diǎn)鉚接后鈹銅料帶應(yīng)力變形的問(wèn)題。

觸點(diǎn)成形工藝為：沖孔→壓凸→送線預(yù)鉚接→鉚接1→鉚接2→整形，如圖6所示。卸料板先將鈹銅料帶壓住再進(jìn)行鉚接和整形，鉚接1為整形觸點(diǎn)上側(cè)，鉚接2為整形觸點(diǎn)下側(cè)，整形為微調(diào)觸點(diǎn)尺寸。鉚接配件的材料為SKH-9，其硬度為62～64 HRC，經(jīng)過(guò)拋光后，再進(jìn)行表面鍍鈦處理，提高了硬度和成形配件的耐磨性，延長(zhǎng)了制件的使用壽命。

3.2 方線料送料機(jī)構(gòu)

壓力機(jī)不能提供方線料送料，設(shè)計(jì)了機(jī)械式送料機(jī)構(gòu),如圖4所示。機(jī)構(gòu)利用齒輪的傳動(dòng)原理，帶動(dòng)2個(gè)帶槽的滾輪夾緊方線料進(jìn)行送料。送料過(guò)程如下：在基座4上固定2個(gè)精密滑配的軸5，軸5的一側(cè)固定2個(gè)齒輪3，2個(gè)齒輪嚙合傳遞動(dòng)力。在軸5的另一側(cè)固定2個(gè)送料的滾輪6，在齒輪一側(cè)的軸上固定拉桿2，且拉桿通過(guò)單向軸承1與軸5連接，當(dāng)模具開(kāi)模時(shí)就會(huì)拉動(dòng)拉桿2，拉桿2通過(guò)單向軸承1帶動(dòng)軸5，軸5上齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)送料滾輪6旋轉(zhuǎn)。方線料通過(guò)導(dǎo)軌7進(jìn)入送料滾輪6的中間，滾輪6旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)方線料直線送料，送料的尺寸由拉桿2的擺動(dòng)幅度確定。當(dāng)上模向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉桿2在自身重力的作用下自動(dòng)復(fù)位（也可以加裝復(fù)位彈簧復(fù)位），當(dāng)上模繼續(xù)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，開(kāi)始下一次的送料。

3.3 觸點(diǎn)的預(yù)鉚接過(guò)程

采用模內(nèi)送方線料的工藝，在級(jí)進(jìn)模內(nèi)鉚接后外觀平整，沒(méi)有變形和翹曲現(xiàn)象，觸頭表面光亮，無(wú)壓傷、條紋，如圖8所示。

3.4 觸點(diǎn)成形工藝

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，計(jì)量資料以表示，多組比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用SNK-q檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

有數(shù)據(jù)顯示[2]，純電動(dòng)汽車動(dòng)力磷酸鐵鋰（LiFePO4, LFP）、三元體系電池（LiNixCoyMnzO2,NCM）、鈦酸鋰（Li2TiO3, LTO）、錳酸鋰（LiMn2O4,LMO）四種鋰離子電池2016年的需求量占比70%、26%、2%和2%，2017年則為49%、45%、4%和2%，從以上數(shù)據(jù)可以看出，在2016年前之新能源動(dòng)力汽車以LFP為主，因此在報(bào)廢的初期，以LFP動(dòng)力電池為主。而隨著市場(chǎng)規(guī)模的快速發(fā)展，三元材料體系動(dòng)力電池報(bào)廢量將與LFP持平。另外，根據(jù)目前市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)及國(guó)家對(duì)動(dòng)力電池能量密度的要求，三元材料體系電池市場(chǎng)占有量甚至可能超過(guò)LFP電池市場(chǎng)量。

3.5 觸橋變形問(wèn)題的解決方法

動(dòng)觸頭級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)如圖3所示，通過(guò)內(nèi)外導(dǎo)柱連接上、下模并使模具零件具有準(zhǔn)確位置關(guān)系，保證制件的成形精度。模架選用對(duì)角四導(dǎo)柱形式，由于鉚接觸點(diǎn)存在應(yīng)力問(wèn)題，工藝上要滿足先壓住鈹銅料帶、再整形觸點(diǎn)的要求，使用彈壓式卸料板。動(dòng)觸頭尺寸精度要求高，選用400 kN精密高速壓力機(jī)，行程為30 mm，模具生產(chǎn)過(guò)程中外導(dǎo)柱和導(dǎo)套不會(huì)脫離，以保證模具的導(dǎo)向精度。十字形滾珠式內(nèi)導(dǎo)柱安裝在卸料板上，模具運(yùn)行過(guò)程中也不會(huì)脫離下模板，保證運(yùn)動(dòng)過(guò)程中模具有更好的垂直度。

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 鉚接外觀

模具的卸料板起導(dǎo)向和壓料、卸料的作用，在刀口剪切或成形時(shí)需要卸料板將鈹銅料帶壓住才能進(jìn)行,使用矩形彈簧確保壓料力和卸料力的穩(wěn)定。方線料的送料時(shí)間是在模具的卸料板離開(kāi)料帶到上止點(diǎn)之間，如圖5（a）所示。隨著上模下行，上限位鉚模12跟隨卸料板先接觸鈹銅料帶11并一起向下運(yùn)動(dòng)，與在下模浮起的凹模固定塊3一起壓住鈹銅料帶11，如圖5（b）所示。上模繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，固定在凸模固定塊5上的切方線料凸模2接觸方線料10，并與凹模固定塊3一起切斷方線料10，此時(shí)推桿4隨下模座8內(nèi)的彈簧9被壓縮而下行，上模繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)至下止點(diǎn)，切方線料凸模2將切下的觸點(diǎn)壓進(jìn)鈹銅料帶11預(yù)沖的方孔內(nèi)，如圖5（c）所示，并與上限位鉚模12進(jìn)行預(yù)鉚接。上模運(yùn)行到下止點(diǎn)后，卸料板上的上限位鉚模12隨上模一起抬升，凹模固定塊3在推桿4的作用下一起浮升，使切方線料凸模2復(fù)位，脫離被鉚進(jìn)鈹銅料帶的觸點(diǎn)，上模繼續(xù)上行，被鉚接的觸點(diǎn)隨鈹銅料帶11繼續(xù)浮升，如圖5（d）所示，浮升結(jié)束后跟隨鈹銅料帶11被送到下一個(gè)工位，完成方線料的切斷和在鈹銅料帶上的預(yù)鉚接。

1.3.1 血壓水平 采用血壓計(jì)測(cè)量治療前后兩組妊娠期高血壓疾病患者的收縮壓(SBP)和舒張壓(DBP)。

4.2 金相顯微分析

將鉚接后的制件用工具鉗剪切到一定的尺寸，使用金相鑲嵌機(jī)制備金相樣塊，經(jīng)過(guò)由粗到細(xì)的打磨、拋光處理后，再用金相顯微鏡對(duì)其鉚接金相進(jìn)行觀察，如圖9所示。觸頭與觸橋之間無(wú)明顯縫隙，觸橋嵌入觸點(diǎn)內(nèi)，觸點(diǎn)有較大的塑性變形并且和觸橋之間有緊密的物理結(jié)合，獲得了較高的鉚接質(zhì)量。

4.3 鉚接推力試驗(yàn)

使用測(cè)力計(jì)檢測(cè)鉚接后的動(dòng)觸點(diǎn)鉚接推力，記錄推力的實(shí)際值大小，隨機(jī)抽測(cè)20個(gè)制件（20個(gè)觸點(diǎn)），鉚接推力最小為60 N，平均推力為64.85 N，均滿足制件鉚接推力≥50 N的要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

AgNi觸點(diǎn)和鈹銅料帶觸橋采用級(jí)進(jìn)模模內(nèi)送金屬方線料進(jìn)行觸點(diǎn)成形與觸橋鉚接的工藝，基于上述技術(shù)也可以將方線料變成一層Ag、一層Cu的多層復(fù)合金屬方線料，采用該工藝進(jìn)行鉚接也達(dá)到了效果，為后續(xù)成本優(yōu)化提供了解決方案。料帶觸橋越薄對(duì)觸點(diǎn)的鉚接影響越大，仍需注意方線料的硬度及延展特性，否則會(huì)對(duì)觸點(diǎn)的鉚接強(qiáng)度和觸橋的平面度產(chǎn)生影響。

[1]張鼎承.沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999:173-180.

[2]虞蓮蓮.實(shí)用有色金屬材料手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001:625.

[3]陳啟榮.一種用于端子自動(dòng)鉚接機(jī)上的線材自動(dòng)送料結(jié)構(gòu):中國(guó),CN200620064513.X[P].2007-07-11.

[4]王長(zhǎng)喜.一種模內(nèi)組裝的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)[J].模具工業(yè),2019,45(1):20-23.