一种新型高载流冠簧端子结构设计浅析
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接线端子级进模模具设计 摘 要:阐述了冲孔、落料、级进模的结构设计及工作原理。通过工艺分析,在冲压材 料厚度较薄的小型弯曲件时,采用冲孔、落料、级进模较为简单。通过冲裁力、顶件力、 卸料力等计算,确定模具类型。该模具采用后侧导柱模架结构形式。通过对该零件的级进模具设计,掌握一般级进冲压模具的设计方法、特点和成型过程。级进模的特点是冲压生产效率高、操作安全简单、生产成本较低、带宽凸缘的覆盖件质量高。本设计详细介绍了级进模的排样方式、总体设计、零部件的设计以及工艺参数的选择计算废料从凸凹模和下底座中所开的槽中排出。本模具性能可靠,运行平稳,能够适应大批量生产要求,提高了产品质量和生产效率,降低劳动强度和生产成本。分析了级进模的模架技术要求,介绍了标准模架的装配工艺。并指出了模架装配时的注意事项。冲裁侧刃是模具中的重要工序,其冲裁形状和凸、凹模结构对生产质量影响很大。侧刃设计的正确性与标准化既有利于模具维修的规范化,也为整个模具的顺利生产打下了一个良好的基础。
关键字:冲压;冲孔、落料、级进模; 第二章 冲压件工艺分析及冲裁方案的确定 Design of progressive die for the connection head
Abstract: Expounded punching, blanking, bending modulus of the composite structure design and principle. Process analysis by the stamping of thinner material thickness small curved pieces, will use the punching, blanking, flexural modulus composites than continuous or Progressive Die simple. Punching through, the top pieces, such as the discharge of calculation to determine the type mold. The posterior mold using derivative-scale structures form. Its base on-chip components to be three-hole punching , deep drawing and flanging. Through the components for mold design, master general for stamping die design, characteristics and work process. Die Stamping production is characterized by high efficiency and safe operation of simple, low production costs, high product quality. The detailed design of the layout of the die, design, components and the design parameters of the choice of terms. Attention to the design of certain details of the understanding of stamping die structure and working principle through the application of AutoCAD, so as to effectively enhance the work efficiencyWaste from the punch and die and the base under which opened the tank discharges. The mold reliable, stable operation to adapt to the requirements of large-scale production, improve product quality and production efficiency. reduce labor intensity and the cost of production.
1 背景技术接线端子是为了便于导线的连接,常用的接线端子是一段封在绝缘塑料里面的金属片,两端都有孔可以插入导线,有螺丝用于紧固或者松开,比如两根导线,有时需要连接,有时又需要断开,这时就可以用端子把它们连接起来,并且可以随时断开,很方便快捷;而且适合大量的导线互联,在电力行业就有专门的端子排、端子箱,包括单层的、双层的、电流的、电压的、普通的、可断的等等。
例如,在进行电表连接或者用户输送电的接线端的连接处,一般都是通过接线螺丝固定连接,而接线螺丝极易导致导线有断股或者导线磨损,进而导致电流出现过流,甚至出现烧表烧线等问题,降低了计量应用寿命,增加了生产维护成本,还会导致用户供电的可靠性较低的问题;同时,因导线大多采用铝制时,在外界环境的湿度较大或者遇到下雨天,周围较为潮湿时,还会导致铜铝连接氧化等问题,也会导致烧表烧线等诸多线路故障。
2 过渡接线端子的具体结构分析过渡接线端子的结构主要包括铜制端和铝制端;铜制端与铝制端固接,铜制端用于与输电器件固接,铝制端用于与导线固接;铝制端设置有安装孔,导线的前端通过安装孔插入铝制端,并与铝制端固定。
而铝制端则与连接的导线压接固定。
在铝制端设置有多个压接部,且多个压接部沿铝制端的轴向依次间隔设置。
同时,铜制端设置有多个连接孔,且多个连接孔沿铜制端的轴向依次间隔设置。
铝制端以及与铝制端连接的导线上均绕制有绝缘件。
需要注意的是,该过渡接线端子的绝缘件采用的是绝缘胶带。
铝制端设置有过渡部,过渡部设置在铝制端靠近铜制端的一端。
过渡部沿自身轴向呈阶梯状。
另外,过渡接线端子的铜制端则呈半圆柱体结构,铝制端呈圆柱体结构。
而铝制端的直径则大于铜制端的直径。
3 过渡接线端子的技术目标与技术支持过渡接线端子的技术方案实现的主要目的在于提供一种过渡接线端子,以缓解现有技术中在进行电表连接或者用户输送电的接线端的连接时经常会出现接线端的导线断股、磨损,甚至因接线端的铜与铝发生氧化,而导致电流过载,出现烧表烧线,进而增加工作量和维护成本,降低安全性等技术问题。
一种高压大电流连接器的设计赵 辉(中国电子科技集团公司第四十研究所,安徽 蚌埠 233010)摘要:介绍一种新能源汽车用高压大电流连接器的设计,通过对连接器接触件结构、压接品质、防护等级、温升、电性能参数等指标的计算仿真,保证产品可靠性,满足用户要求。
关键词:新能源;接触件;压接;防护等级中图分类号:U463.62 文献标志码:A 文章编号:1003-8639(2018)04-0001-05Desgine of A High Voltage ConnectorZHAO Hui(The Fortieth Research Centre, China Electronics Technology Group, Bengbu 233010, China)Abstract:This paper mainly introduces the design of a high voltage connector for new energy vehicles. Through the simulation on the connector contact structure, quality, protection level, temperature and electrical performance parameters, to ensure the reliability of products to meet user requirements.Key words:new energy; contact part;crimp; protection level近十几年,中国汽车产业得到了超常规的稳定发展,随着清洁能源技术和智能电网的发展和推广,对电动汽车用高压线束的需求会越来越大,电动汽车的电池供电系统、光伏、风能等清洁能源并网发电用逆变器电源切换控制等使用场所都会用到大电流连接器进行传输和连接。
电动汽车用高压线束作为汽车上的一个重要部件,必将迎来大发展的历史机遇。
第5期2023年10月机电元件ELECTROMECHANICALCOMPONENTSVol 43No 5Oct 2023收稿日期:2023-05-15常规冠簧接触对的寿命影响因素研究胡 月,李 伟,万前茂(四川永贵科技有限公司,四川绵阳,621000) 摘要:冠簧接触件作为电连接器常用的接触件形式之一,其高寿命应用场景中能否保持稳定、可靠接触是评估应用此接触形式的电连接器性能好坏的核心指标。
本文从理论角度分析了影响冠簧接触对寿命的主要因素,并通过对一款典型冠簧接触对的优化设计及试验验证得出:插针镀层、冠簧长度、冠簧压缩量是影响常规冠簧接触对寿命的关键因素。
关键词:电连接器;冠簧;接触对;高寿命Doi:10.3969/j.issn.1000-6133.2023.05.014中图分类号:TP391 9 文献标识码:A 文章编号:1000-6133(2023)05-0052-061 引言冠簧接触作为电连接器常用的接触件形式之一,具有结构简单、性能稳定、使用规格范围大等优点。
但是冠簧接触对机械寿命要求相对不高,根据实际应用经验知,目前常用的冠簧接触对插拔几千次后,插孔的力值便无法达到要求,插针表面也出现了严重磨损。
对于一些经常插拔和微动的连接器,冠簧接触对现有的寿命状态无法满足其使用要求。
因此,探究影响冠簧接触对寿命的影响因素,优化冠簧接触对性能,对于对寿命有高要求的应用场合的连接器具有极其重要的价值。
本文首先从理论角度对影响冠簧接触对寿命的因素进行分析,然后通过对一款典型的常规冠簧接触对的各参数进行优化设计及试验对比验证,分析得出其中的关键因素。
图1 冠簧接触件结构2 冠簧接触件寿命影响因素分析冠簧接触对由三部分组成:插孔体、插针、冠簧,其结构示意图如图1所示。
在接触对对插的过程中直接接触的是插针与冠簧,因此其寿命的高低由插针及冠簧的寿命直接决定。
已有研究发现:抛开接触对使用的环境因素,单从接触对本身考虑,其主要失效有:接触压力不足、接触磨损、镀层接触状态改变等[1]。
一种新型高载流冠簧端子结构设计浅析
崔雪维;张剑利
【摘要】由于新能源汽车高压大电流连接器需传送高额的电压电流,其需要特殊可靠的大电流插针插孔.目前一般均采用扭簧端子.针对目前扭簧端子性能的不足,提出一种制造工艺更简单、性能更优越的新颖高载流冠簧结构端子.采用此结构可大幅提高端子的导电接触面积,可使连接器保持更柔和的插拔力、更低的电压降及温升.【期刊名称】《机电元件》
【年(卷),期】2018(038)005
【总页数】3页(P3-5)
【关键词】高压大电流;冠簧端子
【作者】崔雪维;张剑利
【作者单位】上海航天科工电器研究院,上海,200331;上海航天科工电器研究院,上海,200331
【正文语种】中文
【中图分类】TN784
1 引言
新能源汽车高压大电流连接器为实现大电流连接,一般均采用扭簧端子。
现有的弹性簧片是一组呈一定角度且相互平行的栅格,故弹性簧片与连接插针的接触面积较小,而且接触面集中在筒形轴线的中间位置。
目前的连接器弹性簧片端子为获得更
大的接触面积,在生产制程中均需进行人工扭转,从而导致其制程复杂,且产品易变形损坏修复难度大,进而导致制造和劳务成本过高。
另:现有连接器其接触面一般为单叶双曲面结构,接触面积较小,且端子制造出来后若后期调整接触正压力、接触面积等参数使则不易调整,均需重开模具。
有鉴于此,提供一种接触面积大,导通能力强,不需人工扭转且制造工艺简单,易于应用和普及用于导通的高载流端子成为必要。
2 高载流冠簧端子结构简介
此高载流冠簧端子是一种多触点式电连接器母端子,其包括圆筒形主体,所述主体侧壁上设有若干弹性簧片:弹性簧片Ⅰ、弹性簧片Ⅱ&弹性簧片Ⅲ(如图1所示)。
弹性簧片Ⅰ两端分别位于所述圆筒形主体的端部,其呈简支梁结构。
两弹性簧片Ⅰ之间为弹性簧片Ⅱ&弹性簧片Ⅲ,弹性簧片Ⅱ&弹性簧片Ⅲ均为一端连于圆筒形主体的悬臂梁结构,且两者交错倒置。
采用此结构的端子其减少了接触电阻,插拔力更稳定且插拔寿命更高;在强烈的振动冲击环境中也可保持电接触的高可靠性;在接触压力和原材料不变的状态下,其载流能力更高。
弹性簧片Ⅰ为上、下两端宽中间窄的结构且弹性簧片Ⅰ冲压有向内凹的弧形部,且相邻两弹性簧片Ⅰ弧形部位置不同,凹陷部在轴向上为分层分布;
弹性簧片Ⅱ&弹性簧片Ⅲ均为两端窄中间宽的纺锤形结构;弹性簧片Ⅱ&弹性簧片Ⅲ不连于圆筒形主体的一端冲压有倒角,确保插针插入时其与外套筒柔滑过渡。
弹性簧片Ⅱ&Ⅲ冲压有向内凹的V字形部,以确保高寿命与柔和的插拔力,且V 字形部的顶点处冲压有球状凸起部1,从而确保确保接触点个数与接触可靠性。
详见图2。
弹性簧片Ⅰ、Ⅱ&Ⅲ连于圆筒形主体处均冲压有向外凸的球状部2,可确保接触可靠性;
所述的弹性簧片Ⅰ、弹性簧片Ⅱ&弹性簧片Ⅲ沿圆周方向交替分布;采用此结构可
使接触点大大增多,减少了接触电阻、插拔力更稳定且插拔寿命更高;在强烈的振动冲击环境中也可保持电接触的高可靠性;在接触压力和原材料不变的状态下,其载流能力更高。
其优点在于:
①独特的双触点结构,可保证更大的接触面积;
②独特的弹性簧片结构,可确保端子承受更高的机械寿命;
③端子为冲压制程,取消了人工扭转制程,节省人力且提高了效率,同时确保产品的一致性。
④端子材料采用国外特殊高性能铍铜合金,可确保极低的接触电阻及温升。
图1 多触点式电连接器母端子
3 高载流冠簧端子制造工艺
制造工艺主要为冲压制程,将一金属薄片冲压成若干凹陷与凸起特征并进行卷圆,形成高载流冠簧端子。
详细制造工艺流程如下:
①对金属薄片进行冲压,使之形成具有多个相互交错的弹性簧片Ⅰ、Ⅱ&Ⅲ,且弹性簧片Ⅱ&Ⅲ冲压球状凸起部1,弹性簧片Ⅰ两端冲压有球状凸起部2(如图2所示);
②冲压弹性簧片Ⅰ凹陷部、弹性簧片Ⅱ&Ⅲ V字形凹陷部、弹性簧片Ⅲ 球状凸起部2;
③端子进行冲压卷圆,最终一个两端开口的圆筒形结构;
图2 端子展平示意图
4 相关测试验证
4.1 接触电阻测试
如下图3所示,初始接触电阻为0.04 mΩ。
10000次寿命后接触电阻仍为0.04mΩ(图4所示)。
(插针为10mm)
图3 寿命前接触电阻测试图
图4 寿命后接触电阻测试图
4.2 插拔力测试
插拔力数据及测试图如下所示。
将高载流冠簧端子(内径10mm)组装成成品测试插拔力,初始插入力为21.9N,10000次寿命后插入力为19.5N;初始拔出力为20.1N,10000次寿命后拔出力为19.2N。
插拔力数据详见下表1所示。
图5 插拔力测试机表1 插拔力测试数据
NO.插入力(N)拔出力(N)寿命前寿命后寿命前寿命后
123.119.721.619.1221.919.820.319.1321.819.419.918.7420.619.219.219.652 2.319.419.519.4平均值21.919.520.119.2
4.3 温升测试
端子合件配合处温升为32.2℃, 远小于汽车行业标准55℃。
(10mm插针,250A 电流)
图6 温升测试点表2 温升测试数据
NO.室温(℃)测点温度(℃)测点温升(℃) 1:Plug尾端OT端子处 2:Plug压接导线处3:Plug与端子配合处4:压接套筒压接导线处 5:压接套筒尾端OT端子处20.8℃ 44 ℃23.2 ℃50 ℃29.2 ℃53 ℃32.2 ℃48 ℃27.2 ℃45 ℃24.2 ℃
5 结束语
经相关试验验证,此高载流冠簧端子具有接触面积大、导通能力强、插拔柔和且极高的机械寿命等优势,并获得客户一致认可。
此高载流冠簧端子采用冲压制程,故可根据客户需求轻松调整接触正压力、接触面积等参数。
同时因其取消了常规的扭转制程,极大的提高了生产效率与产品的一致性。