电气部件的 CNC 加工：图纸必须说明什么

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  电气部件的 CNC 加工实际必须控制什么
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  何时机加工、何时成形
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  承载电流的材料与表面处理
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  毛刺、切屑与清洁度：电气风险
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  电气与机械要求冲突之处
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  电气部件从图纸到出货的流程
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  按应用选择导体材料与表面处理

电气部件要同时完成两项任务：承载或切断电流，并在产品寿命期内保持机械位置。电气部件的 CNC 加工主要解决第二项任务，因为第一项依赖它。触点位置深了 0.05 mm 就会失去法向力。母线排孔偏心 0.1 mm 就会给端子螺钉带来弯曲载荷。

三个变量决定机加工电气部件能否在现场正常工作。第一是导体几何：触点宽度、孔位置、配合焊盘的平面度。第二是表面状态：触点边缘的毛刺、端子上的镀层厚度、绝缘体中嵌入的异种金属。第三是材料选择，它同时决定电流路径和部件周围的刚度。

铜和黄铜在切削时会变形。30 mm 铜母线排在重载端面铣削后可能弹变 0.02–0.05 mm，因为材料去除时轧制应力释放。先粗加工，放置一段时间，再精加工。在薄壁连接器壳体上，同样效应表现为内孔椭圆度，而不是长度误差。

公差按功能确定，不按习惯。用于定位插针的连接器壳体内孔需要 ±0.01 mm。只需避让螺钉凸台的安装法兰可做到 ±0.1 mm，成本只有三分之一。把图纸分为功能特征和非功能特征，是我们在电气部件上看到的最大成本杠杆。

绝缘体是另一类问题。PEEK、POM 和 PA 切削性能好，但槽边缘会留毛刺，且对切削液敏感。碳纤维增强 PEEK 等填充牌号磨损刀具快，留下需手工修整的毛边。如果图纸要求填充塑料有尖锐内角，应改为小圆角。

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  导体几何触点宽度、孔位置和焊盘平面度决定电气接口。
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  表面状态毛刺、镀层厚度和嵌入颗粒导致大多数现场失效。
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  材料行为铜和黄铜在切削中释放应力，精加工后仍会变形。

许多电气部件最初是钣金件。母线排、支架、屏蔽罩和端子排在数秒内冲压折弯，当轮廓为 2D 且厚度约 4 mm 以下时，这是正确工艺。当部件不再是平面形状时，机加工才进入考虑范围。

转折通常来自四类特征之一：需控制深度的型腔；位于非垂直于板面方向的螺纹孔凸台；平面度需在 0.02 mm 以内的接触面；位于本体内部的冷却通道。任一项都会使部件转向铣削而非冲压。

产量决定其余。冲压需要模具，模具成本只有在数千件以上才能收回。低于此数量，机加工版本单件成本更低，且可在批次之间修改。我们两种都做，对于 200 件电气壳体，诚实的答案几乎总是机加工，尽管单件价格乍看更高。

五轴加工在此重要，因为电气壳体很少各面都开放。倾斜连接器出口、PCB 周围的深腔、斜面上的 O 形圈槽，在五轴联动加工中心上都是一次装夹完成。每增加一次装夹，就增加约 0.01–0.02 mm 的重新找正误差，而该误差会落在电气接口上。

有一个边界值得明确说明。如果部件是纯平面导体，带两个折弯，年用量 20,000 件，机加工就是错误答案，我们会直接说明。工艺应服从几何，而不是反过来。

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  机加工胜出3D 型腔、斜面、平面焊盘、内部通道、低产量。
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  成形胜出厚度 4 mm 以下的 2D 轮廓，产量数千件以上。
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  避免额外装夹每次重新找正增加约 0.01–0.02 mm 的位置误差。

铜 C101 和 C110 是母线排和触点本体的默认选择。它们切削软、易焊接到端子，导电率约为 100% IACS。问题在于粘刀。锋利刀具、大前角和充足切削液流量可保持边缘干净。铍铜 C17200 用于触点需起弹簧作用时，必须在退火状态下加工，再时效硬化以达到最终强度。

黄铜 C36000 是易切削牌号，在单位加工节拍内能获得最好的表面质量，因此主导了连接器插针和螺纹壳体的选材。C27400 和 C28000 则用于需要更高强度的端子。铝合金 6061-T6 用于壳体和散热片，7075 用于承受振动的支架。对于空间紧张的大电流应用，镀银的 C101 很常见。

电镀是电气零件容易出隐性失效的环节。3–8 μm 的化学镍能在复杂形状上形成均匀的硬质镀层。镀银能保持低接触电阻，但会氧化变色，因此只用于配合面，不用于外露框架。镀金用于低信号触点，在镍打底上镀 0.5–2 μm，镍层不可省略。没有镍层，金会向铜基体扩散，接触电阻随时间上升。

铝壳体上的阳极氧化层是绝缘体，硬质阳极氧化绝缘性更强。如果壳体既要阳极氧化又要提供接地通路，应在入槽前遮蔽接地焊盘，或压入独立的接触件。导电阳极氧化确实存在，但电阻高于裸铝，应把它当作屏蔽表面而非电流通路。

对于完全不能导电的壳体，可直接加工 PEEK 和 POM。PEEK 在 250 °C 下仍能保持形状，因此常用于电力电子。POM 更便宜、更刚硬，但软化温度低得多。两者都不适合尖锐内角，设计时应给出圆角。

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  C101 和 C110母排和接触体。材质软、切削最粘，导电性最好。
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  C36000 黄铜连接器插针和螺纹壳体。易切削，表面质量好。
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  镀层组合金层下先镀镍打底。银只用于配合面，不用于外露框架。

毛刺是机械缺陷，却会变成电气缺陷。在接触边缘，0.05 mm 的毛刺会改变接触面积，还可能在壳体内桥接两个相邻端子。在螺纹壳体上，翻卷的螺纹牙侧会增大拧紧配合连接器所需的扭矩，并可能损伤配合件的镀层。

残留在腔体内的切屑比毛刺更糟，因为会移动。密封壳体内的一颗铝屑可能迁移到 PCB 焊盘上造成短路，且往往在温度循环后才出现。我们把排屑当作工序步骤，而不是清理任务：刀具内高压切削液、零件离开虎钳前吹气、检验前最终清洗。

去毛刺方法取决于特征。陶瓷刀手工去毛刺适用于外边缘，但够不到内部交叉孔。热去毛刺可一次去除所有边缘的毛刺，适合有大量相交孔的小型黄铜和不锈钢零件。电解抛光可平滑不锈钢接触面，并去除手工加工留下的微毛刺。

如果某处确实不允许有毛刺，应在图纸上用注释明确标出，而不是依赖一般公差。我们会在放大镜下检查边缘并报告结果。像“所有边缘去毛刺”这样的笼统注释含义模糊，通常意味着关键边缘和外观边缘得到同样的处理。

清洁度也包括切削液。某些切削液化学成分会在铜上留下残留，存放几天后表现为深色膜。发往会进行焊接的客户的零件要做最终漂洗和干燥包装，而不是留油膜。

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  切屑迁移密封壳体内的松散切屑会在温度循环后造成短路。
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  热去毛刺一次去除小型黄铜和不锈钢零件所有边缘的毛刺。
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  标注关键边缘具体标出接触边缘，而不是写笼统的去毛刺注释。

在电气零件上，接触面平面度和零件刚度这对要求比其他任何一对都更相互制约。把导体焊盘做到 0.02 mm 以内的平面度通常意味着轻切削精加工，这会留下薄壁。薄壁会变形，变形会随温度改变接触力。解决办法是在远离接触区的位置保留加强筋，而不是加厚整个零件。

第二个冲突是镀层厚度与螺纹配合。M3 螺纹孔上 10 μm 的镍层会使小径缩小到足以改变扭矩曲线。需要电镀的螺纹应略微加大尺寸切削，或者将螺纹完全遮蔽不镀。

第三个是热膨胀。铝约为 23 × 10⁻⁶/°C，铜约为 17 × 10⁻⁶/°C，PEEK 约为 47 × 10⁻⁶/°C。如果忽略膨胀，20 °C 下配合良好的壳体和嵌件在 85 °C 下可能产生干涉。对于压入式嵌件，这一差异决定接头是松动还是开裂。

这些都不算特殊。只是必须在切下第一刀之前确定，因为电镀后再返修代价很高。这正是图纸评审能回本的部分：一小时的 DFM 工作，对比一批报废的镀铜件。

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  平面度与刚度在远离接触焊盘处加加强筋，而不是加厚整个零件。
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  镀层与螺纹需电镀的螺纹加大尺寸切削，或将其遮蔽。
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  热膨胀铝、铜和 PEEK 在 20 °C 到 85 °C 之间的膨胀速率差异很大。