变压器外壳的设计与加工

变压器外壳的设计与加工 目录 第1章 变压器相关知识介绍 .................................................................. 3 1.1 变压器的原理 .............................................................................. 3 1.2 变压器的组成 .............................................................................. 3 1.3 变压器的种类 .............................................................................. 3 第2章 塑件分析及注塑机选定 .............................................................. 4 2.1塑件图如下 ................................................................................... 4 2.2根据塑件 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 确定设计思路 ....................................................... 4 第3章 模具设计 .................................................................................... 6 3.1主流道设计 ................................................................................... 6 3.2定模设计 ....................................................................................... 6 3.3支撑板设计 ................................................................................... 9 3.4排溢系统设计 ............................................................................... 9 3.5推出机构设计 ............................................................................... 9 3.6合模导向机构设计 ..................................................................... 11 3.7内型腔设计计算 ......................................................................... 12 3.8推杆设计 ..................................................................................... 16 3.9温控系统设计 ............................................................................. 17 结论 .......................................................................................................... 19 致谢 .......................................................................................................... 19 摘要 本次毕业设计主要是设计制造出家用电器小型辅助变压器的外壳，如今随着国人生活水平的提高，家里都配备的许多种类的电器，以方便日常生活。但是这些电器有些需要高压启动或者低压运行，国内的普通民用交流电电压不能完全符合多样化的需求。这就需要小型变压器的在220V电压下进行调节，以达到不同电器对电压的使用要求。 关键词:变压器 外壳 高低压 调节 2 第1章 变压器相关知识介绍 1.1 变压器的原理 与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组 与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组 一次绕组的 二次绕组的 电压相量 U1 电压相量 U2 电流相量 I1 电流相量 I2 电动势相量 E1 电动势相量 E2 匝数 N1 匝数 N2 同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为 φm ,该磁通量称为主磁通 压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压(或电流)。 变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。 1.2 变压器的组成 变压器组成部件包括器身(铁芯、绕组、绝缘、引引线)、变压器油、油箱和冷却装置、调压装置、保护装置 (吸湿器、安全气道、气体继电器、储油柜及测温装置等)和出线套管。 1.3 变压器的种类 一般常用变压器的分类可归纳如下: 1按相数分: (1)单相变压器:用于单相负荷和三相变压器组。 (2)三相变压器:用于三相系统的升、降电压。 2按冷却方式分: (1)干式变压器:依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器。 (2)油浸式变压器:依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。 3按用途分: (1)电力变压器:用于输配电系统的升、降电压。 (2)仪用变压器:如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。 (3)试验变压器:能产生高压，对电气设备进行高压试验。 (4)特种变压器:如电炉变压器、整流变压器、调整变压器等。 4按绕组形式分: (1)双绕组变压器:用于连接电力系统中的两个电压等级。 (2)三绕组变压器:一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。 (3)自耦变电器:用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。 5按铁芯形式分: (1)芯式变压器:用于高压的电力变压器。 (2)非晶合变压器:非晶合金铁芯变压器是用新型导磁 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 ，空载电流下降约80%，是目前节能效果较理想的配电变 压器，特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低 3 的地方。 (3)壳式变压器:用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器;或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器 第2章 塑件分析及注塑机选定 2.1塑件图如下 图2-1 注塑图 2.2根据塑件工艺确定设计思路 1(塑件材料ABS，其特点有 a 无定性，流动性等 b 吸湿性强，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件必须长时间干燥 c 成型时宜取高料温，高模温，但料温过高易分解(?250?)对精度要求较高的塑件，模温宜取50~60?，对光泽而热塑件模温取60~80?，用柱塞式注射机成型时， 料温 4 180~230?注射机压力(1000~1400)×105P 2.塑件体积 V=38×38×9—36×36×8—π×22×4+0.5×15×17=2610.07 材料ABS δ1=0.100% δ2=0.200% ?δ=0.15% 比 重: 1.03~1.07 拉伸强度: 27.6~55.2 刚 度: 1.38~3.45 扩 展 率: 0.27 m3/s 导热系数: 0.293 w/ mk 比 热 容: C=1.047 J/ kg..k 密 度: ρ=1050 kg/ m2 塑件质量: m=ρv=1050×103×2610.07×1/10-9=2.791 g 3、模具用钢 选用45# 热处理正火 规格φ25 ,δb,?600 ,σs,?355 HRC,HB, (149~127) E=204000 热导入率 1949.8 w/m.k 4、 塑料冷却时间 水冷:40? φ=9.28 5、 型腔确定 塑料为热塑性，为了使模具简单，采用推板+顶针+推出，为提高效率 采用一模四腔非平衡式布排 6、注射机确定，假设工厂具有此设备，根据所需注射量采用 XS—ZS—22型柱塞式注射机 参数如下: 额定注射量: 200 cm3 柱塞 直径: 20×2 mm 注射 压力: 117MPa 注射 行程: 130 mm 注射 时间: 0.5s 合 模 力: 250KN 锁 模 力: 250KN 最大成型面积: 90 cm2 最大开模行程: 160 mm 模具最大厚度: 150 mm 模具最小厚度: 60 mm 动定模固定板尺寸: 250×250 mm 拉料 空间: 235 合模 方式: 液压 7、模具厚度确定 Hmin,H,Hmax 绘制图 校核 H=155 符合 8、开模距确定 Smax?S=H1+H2+5~10=35+9=50 mm 5 第3章 模具设计 3.1主流道设计 浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。 浇注系统的设计应保证塑件熔体的流动平稳、 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 应尽量短、防止型芯变形、整修应方便、防止制品变形和翘曲、应与塑件材料品种相适用、冷料穴设计合理、尽量减少塑料的消耗。 根据塑件的形状采用推杆推出。由于采用复式点浇口，双分型面，分流道采用半圆形截面，分流道开设在中间板上，在定模固定板上采用浇口套, 不设置冷料穴和拉料杆。 图3-1 主流道 W=(117.9×384/32.2×0.4×106×0.2)1/3=4.814 mm 型腔冷却计算: (A=GΔi/,3600φ(1000v)0.8/d0.2(TW—TG)m2), 水管直径为φ10 长: 180 mm 查表 φ值: 10.05 热 焰: 300000 J/kg 模具温度: 60? 冷却水温取天然火: 20? 流速为: 5×10-5 m/s 冷却水总热面积: A=0.75? 所需 水管长度: L=GΔi/3600πφ(1000vd)0.8(TW×TQ)m 3.2定模设计 a 确定型腔数 考虑效率初步采用一模四腔 6 确定锁模力，成型面积校核 塑件整件表面积: 4×S=4×38×38 mm2 x面积: S`=S+S流=4×100+5768 =6168 mm2 取6200 mm2 小于90 cm2 又注射量校核 单个塑件体积: V=2610.07 cm3 V1=4×2610.07=10440.14 V= V1rV流=4×100×2+10440.14+π×4×35 =11810.1,20 cm3 故可取 b、确定定模厚度 条件: 1. 制件壁厚在满足结构和成型工艺条件下要求均匀一致 2. 结构，强度适当 3. 脱模强度 4. 承受冲击力均匀分布 5. 防止金属嵌件裂纹 6. 孔嵌件出现焊接处能得到加强 7. 防止薄壁处的熔接痕 8. 防止壁厚处缩孔 9. 防止刃口状部位以及薄壁处的充填不足 c、强度计算 W=(DL4/32EZ8)1/3 B—板厚 L—内宽 P—压力 D—腔深 E—模量 Z—变形 W—侧壁厚度 动模板采用: 180×180 mm 符合温度校核水管长: 0.18 m 7 图3-2 定模 1 8 图3-3定模2 3.3支撑板设计 1.板厚校核: W= (5PBD4/32E7Z)1/3 B= 36? P= 117Mp B= 45,(204000) T= 180? D= 120 Z= 0.1? 得: W= 15.447? 取 20? (见上页标意图) 3.4排溢系统设计 1)、利用配合间隙排气，其间隙均为:0.03~0.05? 2)、分流道端部开设冷料穴来容纳前锋冷料以保证塑料件质量 3)、由于强行脱模，本模具不开设拉料杆 3.5推出机构设计 为了扩大同压面积，采用推板推出 推板上开有导柱孔，销孔，型芯装配孔和排气系统机构 1. 推板开在动模侧 2. 采用平板使其受力均匀 3. 设计四根推杆将推板推出，推杆分布均匀，使其受力均匀 9 4. 合模由推板复位，正确复位 脱模力计算 ΣFx=0 Ft+FbSinα=FCosα Fb——塑件对型芯的包紧力; F——脱模时型芯所受的摩擦力 Ft——脱模力; Α——型芯的脱模斜度。 又 F=Fbμ 于是 Ft=Ap(μCosα—Sinα) 而包紧力为包容型芯的面积与单位面积上包紧力之积，即: Fb=Ap 由此 可得: Ft=Ap(μcosα-sinα) 式中:μ——为塑料对钢的摩擦系数，约为0.1~0.3; A——为塑件包容型芯的总面积; P——为塑件对型芯的单位面积上的包紧力，在一般情况下，模外冷却的塑件p取 2.4~3.9×107Pa;模内冷却的塑件p约取0.8~1.2×107Pa。 所以:经计算，A=0.75? ,μ取0.2,p取2.5×107Pa,取α=45′。 Ft=7500×10-6×2.5×107(0.2×cos45′-sin45′) =605.176×107Pa 图 3-4 图3-5 10 图3-6 3.6合模导向机构设计 导柱导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。 (一) 导柱导向机构的作用: 1. 定位件用:模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，在模具的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整。 2. 导向作用:合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。 3. 承受一定的侧向压力。 (二) 导柱导套的选择: 一般在注射模中，动、定模之间的导柱既可设置在动模一侧，也可设置在定模一侧，视具体情况而定，通常设置在型芯凸出分型面最长的那一侧。而双分型的注射模，为了中间板在工作过程中的支承和导向，所以在定模一侧一定要设置导柱。 导柱、导套尽量采用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 结构 定位采用定位销φ10 导柱:采用φ10 φ12 如下图示: 11 图3-7 3.7内型腔设计计算 1、产生偏差的原因: ?(塑料的成型收缩 成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因有:预定收缩率(设计算成型零部件工作尺寸所用的收缩率)与制品实际收缩率之间的误差;成型过程中，收缩率可能在其最大值和最小值之间发生的波动。 σs=(Smax-Smin)×制品尺寸 σs——成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差。 Smax、Smin —分别是制品的最大收缩率和最小收缩率。 ?(成型零部件的制造偏差 工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和装配偏差。 ?(成型零部件的磨损 取X=0.5 δz=Δ/3 ABS收缩率 δ1=0.20% δ2=0.10% ?δ=0.150% Lm+δz=[(1+ˉ s)(s-xΔ)ˉ ] 0+δz LM1=[(1+0.15%)×36—0.5Δ] 0+δz =36.2460+0.17 LM0-δz=[(1+0.15%)×38+0.5×Δ] 0-δz HM0+δz=[(1+0.15%)×8 – 0.5×Δ] 0+δz =8.400+0.17 HM0-δz =[(1+0.15%)×9+0.5×Δ] 0-δz =9.41750-0.17 Cm?δz/2 =(1+0.15%)×24?δz/2 =24.13?0.085 Cm?δz/2 =(1+0.15%)×15?δz/2 =14.245? 0.085 12 图3-8 ABS属中粘度塑料 δ?0.05 塑料尺寸 38属于10~50中 δ=40/[3(1+Δi)] 取中等 δ=0.2613(1+0.26) =0.069 取 0.07 13 图3-9 14 图3-10 2、成型零件的强度、刚度计算 注射模在其工作过程需要承受多种外力，如注射压力、保压力、合模力和脱模力等。如果外力过大，注射模及其成型零部件将会产生塑性变形 或断裂破坏，或产生较大的弹性弯曲变形，引起成型零部件在它们的对接面或贴合面处出现较大的间隙，由此而发生溢料及飞边现象，从而导致整个模具失效或无法达到技术质量要求。因此，在模具设计时，成型零部件的强度和刚度计算和校核是必不可少的。 一般来说，凹模型腔的侧壁厚度和底部的厚度可以利用强度计算决定，但凸模和型芯通常都是由制品内形或制品上的孔型决定，设计时只能对它们进行强度校核。 因在设计时采用的是镶嵌式圆形型腔。因此，计算参考公式如下: 侧壁: ptc?r(?1)pm按强度计算: 3Pmr?r按刚度计算: th?4p Ep ?(u?1)m?1)按刚度计算: tc?r(Ep?(u?1) rPm Pmr?2L凸模、型芯计算公式: ??p r?2LPm??p15 按强度计算: 4 PmL按刚度计算: r?Ep 由公式分别计算出相应的值为: 按强度计算得:tc=19.43mm th=34.23mm r=32.68mm 按刚度计算得:tc=4.53mm th=21.45mm r=19.32mm 参数符号的意义和单位: Pm模腔压力()取值范围50~70; E MPa)查得2.06×105; σp 材料的许用应力(MPa)查得176.5; u 材料的泊松比 查表得0.025; δp成型零部件的许用变形量(mm)查得0.05; 采用材料为3Gr2W8V，淬火中温回火，? 46HRC。 3.8推杆设计 采用4根φ12推杆(如下图) 16 图3-11 3.9温控系统设计 基本原则:熔体热量95%由冷却介质(水)带走，冷却时间占成型周期的2/3。 注射模冷却系统设计原则: 1.冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大 型腔表面的温度与冷却水道的数量、截面尺寸及冷却水的温度有关。 2(冷却水道至型腔表面距离应尽量相等 当塑件壁厚均匀时，冷却水道到型腔表面最好距离相等，但是当塑件不均匀时，厚的地方冷却水道到型腔表面的距离应近一些，间距也可适当小一些。一般水道孔边至型腔表面的距离应大于10mm，常用12~15mm. 3(浇口处加强冷却 塑料熔体充填型腔时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度就越低，因此浇口附近应加强冷却，通常将冷却水道的入口处设置在浇口附近，使浇口附近的模具在较低温度下冷却，而远离浇口部分的模具在经过一定程度热交换后的温水作用下冷却。 4(冷却水道出、入口温差应尽量小 如果冷却水道较长，则冷却水出、入口的温差就比较大，易使模温不均匀，所以在设计时应引起注意。 冷却水道的总长度的计算可公式: Lw=Aw/π Lw 冷却水道总长度 Aw 热传导面积 Dw 冷却水道直径 17 根据模具结构要求，冷却水道长度 5(冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置 聚乙烯的收缩率大，水道应尽量沿着收缩方向设置。 冷却水道的设计必须尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产生熔接痕，降低塑件强度;冷却水道要易于加工清理一般水道孔径为10mm左右，不小于8mm。根据此套模具结构，采用孔径为8mm的冷却水道。 冷却系统的结构设计: 中等深度的塑件，采用点浇口进料的中等深度的壳形塑件，在凹模底部附近采用与型腔表面等距离钻孔的形式。 18 结论 变压器的种类繁多，此次设计只是其中的一种类型，因为材料和生产量的因素，选择了注射模具设计。通过此次设计进一步了解了注射模的结构，特点以及对模具各部分的的设计要求流程，了解了注射模具设计的一般流程，初步掌握了注射模具设计的基本要求，提高了注射模具的设计水平。 致谢 非常感谢正德学院机电工程系王丽老师，在这次毕业设计时，我遇到了很多问题，王老师总会及时给予我及时的帮助和建议，。所以，本次的毕业设计与王丽老师的帮助是密不可分的。 参考资料 1. 屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计.北京:机械工业出版社，1995 2. 黄毅宏、李明辉主编模具制造工艺.北京:机械工业出版社，1999.6 3. 《塑料模设计手册》编写组编著.塑料模设计手册.北京:机械工业出版社，2002.7 4. 李绍林，马长福主编.实用模具技术手册.上海:上海科学技术文献出版社，2000.6 5. 王树勋主编.注塑模具设计与制造实用技术.广州:华南理工大学出版社，1996.1 6. 高汉华主编.塑料成型与模具设计.大连:大连理工大学出版社，2007.8 19 20