静触头座挤压

高压开关静触头成形工艺分析与挤压模设计

摘要：分析了高压开关静触头成形工艺。设计了静触头热挤压成形模具。与传统生产工艺相比，新的热挤压工艺采用两工序反挤压成形静触头毛坯．使材料利用率和生产效率大幅提高。关键词：静触头；挤压工艺；模具设计

Analysis of forming process and design of die for

high-voltage static switching contact

Abstract： A rlovel hot-exlrusion process for a high-voltage static switching contact was studied and a hot-extrusion die was developed．Compared with conventional technique。the flew method can greatly increase the rnaterial utilization and production efficiency by applyhag two work steps to the backward extrusion of static contact blank．

Key words：static contact；extrusion process；die design 1引言

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【l’2】o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。

2高压开关静触头成形工艺分析

2．1零件技术要求

某型号高压开关静触头如图1所示，材料为铜铬合金，该材料具

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。

2．2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，常采用厚壁图1 静触头管材+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，目前已被淘汰。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。

目前，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。

2．3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。图1所示静触头材料为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—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，ε1=85％，挤压作用面积大，在现有设备条件下难以实现。为了适应现有3 150 kN油压机的设备能力，决定采用两道工序挤压成形工艺，即第1次挤压成形带底的杯形件，然后切底(去除杯形件底部连皮)，第二次挤压成形毛坯零件。该工艺一次挤压变形程度ε1=36．35％，挤压力F1=2 250 kN，二次挤压变形程度ε2=61．97％，挤压力F2=2 920．38kN 挤压工艺流程如图2所示。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1．5rrm 的余量，

坯料一次挤压件冲连皮后二次挤压件

图2 工艺流程

端部加5 nm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 x 105／111130与原切削加工工艺相比，毛坯质量从10．69 kg降低为5．82 k，材料利用率从22．45％提高到41.24％。

3模具结构设计

本工艺采用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。第二次挤压模结构如图3所示。

图3 第二次挤压模结构

1.下模板

2. 顶杆

3. 导柱

4. 反挤压弹簧

5. 导套

6. 上模板

7. 卸料螺钉

8.卸料板

9. 销钉10. 凸模垫板11. 螺钉12. 凸模固定板13. 凸模14. 制件15.凹模16. 垫环17. 凹模预应力圈18. 顶件器19. 模座20. 凹模垫板

4凸、凹模设计

4．1挤压凸模设计