CJ交流接触器工艺及工装设计DOCWord下载.docx
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2、课题要求及工作量
1)、画产品总装配图一张,零部件图六张。
2)、对六个典型零件进行工艺分析。
3)、完成一张工艺过程卡编制。
4)、完成弯曲模的设计。
5)、编写说明书。
二、进度安排及完成时间:
1月6日,布置任务,下达任务书。
1月7日—1月22日,查阅资料,撰写文献资料,撰写开题报告。
3月16日—3月29日,毕业实习,撰写实习报告。
3月30日—5月31日,毕业设计。
6月1日—6月12日,撰写毕业设计说明书
6月13日答辩
摘要
CJ20系列交流接触器是我国70到80年代研制交流接触器,至今还在广泛应用。
CJ20系列交流接触器采用双断点直动式,结构简单,可以立体布置,占用安装面积小,衔铁为直动式,没有转动轴,动触头没有软连接,有利于提高机械寿命。
触头采用双断点结构对熄灭低压交流电弧很有利,从而简化了灭弧装置和提高了电寿命。
设计内容包括线圈、磁轭、触头、接线座、接触组、压板的工艺设计,零件图,质量检验方法及设备和压板弯曲模具设计还有总装配图。
关键词:
交流接触器机械寿命工艺设计弯曲模装配图
Abstract:
TheCJ20ssetexchangecontactoristherangeexchangecontactorthatourcountryprepareedthesuccessinthe70still80s.UtillnowCJ20sstillinuse.TheCJ20ssetexchangecontactoradoptstwinbreakpointsstraightthestiingstyles,Compositioniseasy,Maystereoscopicfixingup,Occupyingtofix,theareaislittle,Stiingstyleofarmatureintheinterestofstraight,Notturntheshaft,Stiingthecontactfingerdoesnotthereisthepliablejoint,Befavouroflifingmechanicallife。
Itisverybeneficialadjustgoesoutlowpressureexchangeelectricarcthatthecontactfingeradoptstwinbreakpointcompositions,Therebysimplifiedtheelectricityputingoutarcunitandraiselife。
DesigningthesubstanceconsistsoftheCoil、Yoke、Contacts、Terminalblock、Exposuregroup、Platetechnologicaldesign,PaintingParts,QualityinspectionmeansandinstallationandthePlate’sBendingDietodesignandGeneralassemblydrawing.
Keyword:
ACcontactorMechanicallifeProcessDesignBendingDieAssemblymap
前言
低压电器制造行业的发展水平和应用程度与经济发展、生产生活水平直接相关。
工
业、农业、交通、国防以及人们用电部门中,大多数采用低压供电,因此电器元件的质
将直接影响到低压供电系统的可靠性。
低压电器制造行业的发展,取决于国民经济的发展和现代工业自动化发展的需要,以及新技术、新工艺、新材料研究与应用,目前正朝着高性能、高可靠性、小型化、数模化、模块化、组合化和零部件通用化的方向发展。
电器制造工艺是研究电器零部件制造和装配。
工艺师零部件或产品生产过程中,为保证达到设计标准所需的技能、方法和手段。
又是企业进行计划管理、技术准备、生产调度、原材料供应、劳动调配,乃至经济核算的技术依据。
先进的产品必须要有先进的工艺才能制造出来。
工艺的落后是我国电器业在整体上与先进国家相差较大的主要原因。
以工艺进步为基本内容的技术进步是生产发展的主要动力。
据国外资料分析,劳动生产率的提高,60%~80%是依靠采用先进的工艺技术和管理技术而实现的。
电器制造从某种意义上说是属于机械制造范畴,但也有它的特点。
和机械制造比较它们之间最显著的共同点有两个:
第一,电器的主体结构也是由金属材料制成的机械构件,用以完成支承、传动等机械功能,很多电器产品中的有色金属材料和黑色金属的比重很大;
约占70%~80%.第二,很多电器零件的加工方法主要是采用切削加工和压力加工工艺,而冷冲压在电器工艺中又占了十分重要的地位。
。
电器根据其性能要求、结构造型和体积大小等因素,有其自己的特点,即工艺面广、工艺装备多、材料品种规格多、精度要求复杂等。
一、工艺涉及面广
由于电器制造复杂所用原件繁多所以工艺涉及面广。
有塑料成型工艺、绝缘零件加工及处理工艺、导磁体制造工艺、线圈制造工艺、装配工艺、金属零件表面处理工艺、冲压工艺等等。
二、工艺装备多
工艺装备简称“工装”,是指为实现工艺规程所需的各种刃具、夹具、量具、模具、辅具、工位器具、等的总称。
使用工艺装备的目的;
有的是为了制造产品所必不可少的,有的是为了保证加工的质量,有的是为了提高劳动生产率,有的则是为了改善劳动条件。
一般来说采用的工艺装备越多、劳动生产率越高,质量也越能得到保证。
对于一般的低压电器,由于生产量打,故采用较多的工艺装备,这样可以提高生产率,降低成本。
但对于生产批量较小的产品,如采用较多的工艺装备,则投资较大,成本反而会增加。
工艺装备的多少常用工艺装备系数K来表示,表达式如下:
K=C/n
式中K——工艺装备系数
C——产品专用工艺装备数
n——产品专用零件数
低压电器属于大批量生产的产品,它的工艺装备系数比其他机械制造行业高,通常取K=1.6~3.0
低压电器中的主要工艺装备为冷冲模,约占46%~80%。
三材料产品规格多
电器制造材料品种规格有数千种,其中大量的采用有色金属、贵重金属和稀有金属。
银和铜的用量最大。
继电器等元件常采用有色金属、贵重金属和稀有金属做电接触的导电材料。
在高低压电器中,常用黑色金属制造结构件,用工程纯铁、鉄镍合金、硅钢片和稀土材料等制成各种导磁零件。
弹簧零件多采用碳素弹簧钢丝制成。
继电器簧片大多采用磷青铜、得银。
小型密封继电器还采用银镁镍合金做簧片。
工程塑料不仅给电器产品提供优良的绝缘零件,同时还可制成耐磨和耐腐蚀的结构件。
四精度要求复杂
电器在工作过程中,不仅有简单的机械运动,同时还伴随着一系列光、电、热、磁等能量转换。
因此,电器的许多零件不仅要有一定的几何形状、尺寸和相互位置的精度,还应考虑材料的导电、导热、导磁和灭弧性能对产品特性的影响。
而且零部件的精度等级也必须与电器产品的技术参数相匹配。
在电器产品中对影响产品电磁性能的零件尺寸、形状、相互位置精度和热处理规范都提出了较高的要求。
第1章绪论
1.1CJ20发展现状和前景展望
1.1.1产品的现状
CJ20系列交流接触器是我国80年代初研制成功的新系列交流接触器,具有比较先进的技术性能。
1.1.2产品的发展趋势
提高工作可靠性;
提高通断能力;
提高使用寿命;
小型化;
品种派生;
提高交流接触器的额定电压;
标准化工作;
新材料的应用及材料的节约。
同时,在现代的工业自动化系统及装置中,单靠电磁式交流接触器已不能满足需要了,这是因为它有许多固有缺点,如触点接触不良,易于烧损,运动部件易磨损,操作频率和寿命还不够理想等。
因此又发展了几种新型的接触器,如:
无触点接触器,即半导体化的接触器;
混合式接触器,它介于有触点与无触点之间,即在触点之间并联晶闸管;
同步接触器,利用交流电流过零时实现无电弧分断;
低真空接触器,利用真空作为一种优良的绝缘介质和熄弧介质,可提高分断能力。
1.2CJ20系列接触器性能和结构
由于交流电的使用场合比直流电广泛得多,为满足不同使用要求,交流接触器的品种规格繁多,型号不断更新。
CJ20系列交流接触器是70年代至80年代初设计投产的、具有国际水平的新产品该系列产品为直动式双断点结构,采用了优质银合金触头、新型耐弧塑料、新型硅胶材料,因而结构较为合理,产品体积小、重量轻、噪声低,性能指标达到IEC158-1国际标准,其机械寿命高达1000万次,电寿命为120万次。
主回路电压为380V至660V,部分可达1140V,规格齐全。
该系列产品主要用于交流50Hz、电压至660V、电流至630A的电力系统,供远距离接通和分断线路、以及频繁地起动及控制电动机之用。
从上一代交流接触器开始,双断点桥式触头,直动式磁系统和各零件安装固定于胶木躯壳上的整体结构已成为小容量交流接触器的典型结构。
上一代小容量交流接触器均采用两层布置的直动式结构。
CJ20系列小容量交流接触器一般采用了辅助触头布置在主触头上方,辅助触头,主触头和电磁系统布置成三层,躯壳,底座分为两段的立体布置结构。
1.3主要研究内容和思路
设计交流接触器的工艺工装就包括设计其各个部分的工艺性能,进行工艺分析,本型号的接触器主要包括线圈、磁轭、触头、接线座、压板、接触组等,对这些部分要进行结构分析,工艺选择,和部分质量测量。
除此之外,还有一个大的设计部分是压板弯曲模的设计,这是本次设计的核心内容,也是难度所在。
本次毕业设计将以CJ20-160交流接触器作为研究对象,主要研究设计其工艺工装方面的问题。
所以首先要了解其内部结构才能清楚它的工作原理和工作方式。
所以以实体为研究对象,先拆卸外壳,结合部件图纸加深对部件结构的印象。
第2章线圈制造工艺
2.1线圈的用途和种类
2.1.1线圈的用途
线圈在有磁系统的电器中,是产生磁势的重要部件。
当电流通过线圈时,就会产生一定的磁势,磁系统才会正常工作,电器业才能发挥正常的功能。
2.1.2线圈的种类
1、按照电气参数的性质,可分为电压线圈和电流线圈。
电压线圈具有导线细小、匝数多、绝缘水平高的特点;
电流线圈具有导线粗而匝数少的特点。
2、按照线圈有无骨架来分,可以分为骨架线圈和无骨架线圈。
3、按照绕组的数量,课分为单绕组线圈和多绕组线圈。
4、按照线圈结构工艺特点,可分为电磁线圈、大电流线圈和环形线圈。
5、按照线圈的出线方式,分为软出线和硬出线线圈。
CJ20-160的线圈是电压线圈,有骨架线圈,多绕组线圈。
2.2线圈的材料
1、绝缘材料的基本性能和耐热等级
(1)基本性能
a.电气性能
应具有良好的绝缘电阻和抗电强度。
b.力学性能
应具备一定的抗拉、抗压强度,以及耐弯曲和耐冲击性能,还应该有良好的加工性能。
c.物理性能
它是指绝缘材料的密度、粘度以及吸水和耐潮性能,应该良好。
d.化学性能
应具备一定的耐酸碱盐侵蚀的能力,以及耐油性能和耐臭氧的能力。
e.耐热性能
这对绝缘材料非常重要。
希望比热容大、热膨胀系数小、热传导性好。
f.耐霉菌性能
这关系到电器的使用寿命,要配合特殊的防霉技术处理。
(2)耐热等级
绝缘材料受温度、时间影响而发生老化现象,并按“八度规律”变化,即在极限允许温度之上,每升高八摄氏度,其使用寿命要减少一半。
表2-1绝缘材料的耐热等级
耐热等级代号
允许温度
绝缘材料名称
Y
90
棉纱、天然丝、人造丝、醋酸纤维、聚酰胺纤维,纸及其制品(电容器纸,电话纸,电缆纸,薄页纸,钢板纸等)
A
105
经浸渍的棉纱、人造丝,纸及其制品、木材、给类纤维品、醋酸纤维薄膜、酚醛树脂(酚醛压塑料H161老型号4013)Q型(油基)漆包线、有机玻璃、环氧基自粘漆包线(QHN)
E
120
胶的层压制品,环氧树脂、三聚氰胺——甲醛、高强度聚氨酯漆包线(QA)、苏荃漆包线(QQ)
B
130
聚酯漆包线(QZ)、单层玻璃丝包高强度聚酯漆包线(QZSBC)、石棉及其层压品、云母制品、热固性合成树脂胶、酚醋玻璃丝压塑料(4330-1)、环氧玻璃丝漆布(2433)、醇酸玻璃丝漆布(2432)、醇酸玻璃丝漆管(2730)
F
155
经过热处理的玻璃纤维和石棉、玻璃纤维及石棉的层压制品、云母制品及硅有机树脂、双玻璃丝包铜线(SBFC)
H
180
硅有机橡胶、无机填料塑料、用硅树脂浸渍的石棉及玻璃纤维制品、硅有机玻璃粘带(2656)、有机硅玻璃漆布(2450)、硅有机玻璃漆管(2750)
C
>
云母、陶瓷、石英、聚四氟乙烯、玻璃聚酯薄膜(6020)、镀锡铜芯聚四氟乙烯绝缘安装线(AF-200)。
聚四氟乙烯生料带、聚四氟乙烯薄膜(SEM-3)
2、线圈绕制用导线
表2-2常用电磁线的主要性能及用途见下表
名称
型号
长期允许工作温度
漆层物理性能
用途
油性漆包线
Q
耐航空汽油
弹性、附着力好,耐磨性一般、机械强度差
制造电机、电器、仪表的线圈,不宜作磨损和撞击较大的场合
缩醛漆包园铜线
QQ-1
QQ-2
耐苯,弹性、附着力,耐磨性好。
漆层在125度时变形不大于15%
制造电机、电器、仪表的线圈,可用在较大负荷的场合
同QQ-1,亦用于湿热带地区
聚酯漆包圆铝线
QZL-1
QZL-2
耐苯,具有良好的弹性,耐刮性
聚酯漆包圆铜线
QZB
具有良好的弹性、乃刮性及一定的附着力
聚氨酯漆包圆铜线
QA-1
QA-2
同QQ-1。
制造电机、电器及仪表的线圈
环氧基自粘性漆包圆铜
QHN
漆层受热后有良好的粘合性其它同QQ-1
同QQ-1,由于自粘,可制造形状较复杂的绕组
玻璃丝包圆线
QQSBC
QZSBC
SBEC
SBELC
玻璃丝之间及铜线之间有一定的粘合强度
制造电机、电器的线圈
玻璃丝包扁线
QZSBCB
QZSBLCB
SBECB
SBELCB
具有良好的弯曲性及耐热性
CJ20-160交流接触器一般采用玻璃丝包线。
3.线圈骨架用材料
1)金属骨架一般用铝或铜制成,机械强度和散热性好,但加工困难,成本高。
2)热固性塑料骨架机械强度好,耐热性好,但易破碎。
3)热塑性塑料骨架加工容易,工效及成品率高,耐热性差。
CJ20-160交流接触器一般采用金属骨架。
2.3有骨架电压线圈的绕制
其工艺过程是:
1.准备工作看清各项技术要求,备齐各种材料、工具,检查、调整好设备。
2.绕制过程固定线圈骨架—调节好导线拉紧力—包内层绝缘—开机绕线—焊外引出线并绝缘、固定好。
3.包扎可包扎2~3层绝缘线。
最后把印有线圈数据的醋酸纤维粘胶带包在最外层。
4.焊引线的导电片。
5.检测
2.4质量检验方法及设备
为了保证线圈的质量标准,完成了饶制和浸漆等主要工序后,根据技术要对每个线圈进行检验。
1.外观和外型尺寸的检验
用观察的方法进行外观检测:
一般用长度计量器具进行外型尺寸的检验。
二者均符合相应的标准要求。
2.电阻值的检测
小于1Ω的电阻,通常用双臂电桥(凯尔文电桥)测量;
这种电桥能消除接线电阻和接触电阻的影响;
1~106Ω的电阻,通常用单臂电桥(惠斯顿电桥)测量。
一般在常温下实测即可,要求严格时,要进行阻值换算。
通常标准中所规定的是20℃时的阻值。
设RX的环境温度为T时的实测值,R为20℃时的电阻值,k为修正系数,则换算公式为:
RX=kR。
K值见下表。
表2-3K值与温度对应关系
T/°
K
1
2
3
4
5
6
7
8
0.922
0.925
0.929
0.933
0.937
0.941
0.945
0.949
0.953
9
10
11
12
13
14
15
16
17
0.957
0.961
0965
0.969
0.973
0.976
0.980
0.984
0.988
18
19
20
21
22
23
24
25
26
0.992
0.996
1.004
1.008
1.011
1.015
1.019
1.023
27
28
29
30
31
32
33
34
35
1.027
1.031
1.035
1.039
1.043
1.047
1.051
1.055
1.059
36
37
38
39
40
1.064
1.068
1.071
1.075
1.079
3.短路测试
线圈匝间短路是严重的质量问题;
受潮后绝缘电阻降低的线圈,需烘干后再检测。
因此判断线圈是否有匝间短路,对交流绕组十分重要。
有多种专用测试仪器可以用于匝间短路的检测。
测试受潮后绝缘电阻降低的线圈时会有类似于匝间短路的反应,遇此情况时,可将线圈烘干后重测,则可以将两种情况区别。
4.匝数测试
线圈匝数测量一般是用已知标准线圈作比较来测量被测线圈。
比较法有两种:
1)比较通过同样大小电流对两个线圈产生的磁通势(亦称磁压)称为“磁势(压)比较法”或“磁压法”。
如图所示:
图2.1磁势比较法
其中,Ne可调匝数的标准线圈。
由于磁动势1N相等,磁通为零,检流计为零,检流计P无指示。
2)比较两个线圈中由相同的磁通量变化感应出来的电动势,称为“电势比较法”。
线路图如下:
图2.2电势比较法
闭合S1S2S3,标准线圈NS与被测线圈NX在同一铁心磁场内反向串联,因此他们产生方向相反的感应电动势。
显然,当NS与NX匝数相等时检流计P中将无电流指示。
根据这一原理,可以逐级调节NS,直到P中无电流,此时NX中的读数也即NX的匝数。
其中,S1S2S3为开关
NS——可调标准匝数
NX——被检测线圈匝数
P——检流计
5.线圈的温升测试
线圈的温升指的是线圈温度与周围介质温度之差,是衡量线圈设计及散热性能的指标,允许温升应与环境温度和绝缘材料的耐热等级相对应。
由于沿线圈厚度的温度分布不均,内部温度高,外侧温度低(散热性能好),不易测得准确数据,因此,一般都用电阻法测定线圈的平均温升。
电阻法是根据金属导线的电阻值随温度的增高而增大的特性,来间接确定线圈温升的方法。
当采用电桥测量线圈的冷态电阻R1和热态电阻R2后,再按下式计算出线圈的平均温升τ。
τ=θ1-θ02
=(R2-R1)/R1(1/α+θ01)+(θ01-θ02)(2.2)
式中
θ2——线圈在热态时的平均温度,单位为℃;
θ01——测量线圈冷态电阻时的环境温度,单位为℃;
θ02——测量线圈热态电阻时的环境温度,单位为℃;
α——0℃时线圈导线材料的电阻温度系数,紫铜的α=1/234,铝的α=1/245。
电器上的电流线圈,特别是大电流线圈,导线粗、匝数少、电阻值很小,用
电阻法测量不准确,通常是用热电偶、电位差计的方法测量。
把热电偶的测量头直接粘贴在测温部位,也可同时测几个点,取其平均值。
要注意,应使热电偶冷端的温度等于环境温度。
如果线圈电阻不能在热稳定时直接测量,因线圈在产品上通电,只能在断电后测量,或不能在断电后立即测量,则应在断电后经过几个相同的时间间隔,测出线圈热稳定时的最大温升。
这种方法已经为大家所熟悉,在次不多做介绍。
现在可以用计算机进行对试验数据的处理,用最小二乘法的原理求出冷却曲线的温升表达式,进而求得线圈的最大温升。
6.浸漆质量检验
1)外观检验经浸漆处理后的线圈表面应光洁平整,不应有气泡和漆瘤等缺陷。
引出线外皮不能有裂纹,不应当变硬发脆。
2)性能检验经浸漆处理后的线圈不应有短路和断路。
可分别用短路测试仪和万用表测量。
3)抽样解剖抽样解剖主要是检查浸漆、烘干情况。
线圈内应完全浸透漆和胶,且固成一个整体,还应达到基本干燥,以不粘手为合格。
当改变工艺或材料时,对首批产品应进行抽样解剖检验。
7.湿热带型线圈的检验
对湿热带型线圈,还应增加耐热、防霉性能的检验,具体检验方法及合格判断标准要按照有关的技术条件的规定执行。
8.绝缘电阻检验任何绝缘材料都不可能做到绝对绝缘,其中总是或多或少存在一些自由电荷,这些电荷在一定的电压下会由电介质分离出来而形成泄露电流。
泄露电流的大小,反映了绝缘材料的绝缘电阻的大小,绝缘电阻越大,标志着绝缘材料对电的绝缘能力越强。
绝缘材料即使在很高的电压作用下,也只能通过少量的泄露电流,所以绝缘电阻值通常以兆欧为测量单位。
用来测量绝缘电阻的仪器称为兆欧表,亦称摇表。
测量时,要把兆欧表放平稳,摇动手柄时尽量不使指针摆动,以免造成测量误差。
另外,绝缘电阻的数值与通电时间有关,这是因为在测量绝缘电阻时,两电极间夹着绝缘材料,具有电容充电和放电的效能。
当开始加压时,除有泄露电流通过外,还有电容的充电电流(吸收电流),因此电流较大,绝缘电阻值较低。
过一段时间后,电容充电结束,这时只有泄露电流存在。
因而绝缘电阻升高。
这种现象叫做绝缘体的吸收特性。
抗电强度检验(耐压实验)抗电强度表明了绝缘材料所能承受电压的能力,并与环境温度、湿度、测试时间、电源波形和频率有关。
绝缘材料击穿时,表现为击
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