變壓器外殼的設(shè)計(jì)與加工

1、目錄第1章 變壓器相關(guān)知識介紹31.1 變壓器的原理31.2 變壓器的組成31.3 變壓器的種類3第2章 塑件分析及注塑機(jī)選定42.1塑件圖如下42.2根據(jù)塑件工藝確定設(shè)計(jì)思路4第3章 模具設(shè)計(jì)63.1主流道設(shè)計(jì)63.2定模設(shè)計(jì)63.3支撐板設(shè)計(jì)93.4排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì)93.5推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)93.6合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)113.7內(nèi)型腔設(shè)計(jì)計(jì)算123.8推桿設(shè)計(jì)163.9溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)17結(jié)論19致謝19變壓器外殼的設(shè)計(jì)與加工摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)制造出家用電器小型輔助變壓器的外殼，如今隨著國人生活水平的提高，家里都配備的許多種類的電器，以方便日常生活。但是這些電器有些需要高壓啟動(dòng)或者低壓運(yùn)行，國內(nèi)的普

2、通民用交流電電壓不能完全符合多樣化的需求。這就需要小型變壓器的在220V電壓下進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到不同電器對電壓的使用要求。關(guān)鍵詞：變壓器 外殼 高低壓 調(diào)節(jié)第1章 變壓器相關(guān)知識介紹1.1 變壓器的原理與電源相連的線圈，接收交流電能，稱為一次繞組 與負(fù)載相連的線圈，送出交流電能，稱為二次繞組 一次繞組的 二次繞組的 電壓相量 U1 電壓相量 U2 電流相量 I1 電流相量 I2 電動(dòng)勢相量 E1 電動(dòng)勢相量 E2 匝數(shù) N1 匝數(shù) N2 同時(shí)交鏈一次，二次繞組的磁通量的相量為 m ,該磁通量稱為主磁通壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級線圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通

3、，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。 變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。1.2 變壓器的組成變壓器組成部件包括器身(鐵芯、繞組、絕緣、引引線)、變壓器油、油箱和冷卻裝置、調(diào)壓裝置、保護(hù)裝置 (吸濕器、安全氣道、氣體繼電器、儲(chǔ)油柜及測溫裝置等)和出線套管。1.3 變壓器的種類一般常用變壓器的分類可歸納如下： 1按相數(shù)分： (1)單相變壓器：用于單相負(fù)荷和三相變壓器組。 (2)三相變壓器：用于三相系統(tǒng)的升、降電壓。 2按冷卻方式分： (1)干式變壓器：依靠空氣對流進(jìn)行冷卻，一般用于局部照明、電子線路等小容量變壓器。 (2

4、)油浸式變壓器：依靠油作冷卻介質(zhì)、如油浸自冷、油浸風(fēng)冷、油浸水冷、強(qiáng)迫油循環(huán)等。 3按用途分： (1)電力變壓器：用于輸配電系統(tǒng)的升、降電壓。 (2)儀用變壓器：如電壓互感器、電流互感器、用于測量儀表和繼電保護(hù)裝置。 (3)試驗(yàn)變壓器：能產(chǎn)生高壓，對電氣設(shè)備進(jìn)行高壓試驗(yàn)。 (4)特種變壓器：如電爐變壓器、整流變壓器、調(diào)整變壓器等。 4按繞組形式分： (1)雙繞組變壓器：用于連接電力系統(tǒng)中的兩個(gè)電壓等級。 (2)三繞組變壓器：一般用于電力系統(tǒng)區(qū)域變電站中，連接三個(gè)電壓等級。 (3)自耦變電器：用于連接不同電壓的電力系統(tǒng)。也可做為普通的升壓或降后變壓器用。 5按鐵芯形式分： (1)芯式變壓器：用于

5、高壓的電力變壓器。 （2）非晶合變壓器：非晶合金鐵芯變壓器是用新型導(dǎo)磁材料，空載電流下降約80%，是目前節(jié)能效果較理想的配電變 壓器，特別適用于農(nóng)村電網(wǎng)和發(fā)展中地區(qū)等負(fù)載率較低的地方。 (3)殼式變壓器：用于大電流的特殊變壓器，如電爐變壓器、電焊變壓器；或用于電子儀器及電視、收音機(jī)等的電源變壓器第2章 塑件分析及注塑機(jī)選定2.1塑件圖如下 圖2-1 注塑圖2.2根據(jù)塑件工藝確定設(shè)計(jì)思路1塑件材料ABS，其特點(diǎn)有a 無定性，流動(dòng)性等b 吸濕性強(qiáng)，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件必須長時(shí)間干燥c 成型時(shí)宜取高料溫，高模溫，但料溫過高易分解（250）對精度要求較高的塑件，模溫宜取5060，對光澤而熱

6、塑件模溫取6080，用柱塞式注射機(jī)成型時(shí)， 料溫180230注射機(jī)壓力（10001400）×105P 2.塑件體積V=38×38×936×36×8×22×4+0.5×15×17=2610.07材料ABS 1=0.100% 2=0.200%=0.15% 比 重： 1.031.07拉伸強(qiáng)度： 27.655.2剛 度： 1.383.45擴(kuò) 展 率： 0.27 m3/s導(dǎo)熱系數(shù)： 0.293 w/ mk比 熱 容： C=1.047 J/ kg.k密 度： =1050 kg/ m2 塑件質(zhì)量： m=v=1050&#

7、215;103×2610.07×1/10-9=2.791 g3、模具用鋼選用45# 熱處理正火 規(guī)格25b600 s355HRCHB (149127) E=204000熱導(dǎo)入率 1949.8 w/m.k4、 塑料冷卻時(shí)間水冷：40 =9.285、 型腔確定塑料為熱塑性，為了使模具簡單，采用推板+頂針+推出，為提高效率采用一模四腔非平衡式布排6、注射機(jī)確定，假設(shè)工廠具有此設(shè)備，根據(jù)所需注射量采用XSZS22型柱塞式注射機(jī) 參數(shù)如下： 額定注射量： 200 cm3 柱塞 直徑： 20×2 mm注射 壓力： 117MPa注射 行程： 130 mm注射 時(shí)間： 0.5s合

8、 模 力： 250KN鎖 模 力： 250KN最大成型面積： 90 cm2最大開模行程： 160 mm模具最大厚度： 150 mm模具最小厚度： 60 mm動(dòng)定模固定板尺寸： 250×250 mm拉料 空間： 235 合模 方式： 液壓7、模具厚度確定HminHHmax繪制圖 校核 H=155 符合8、開模距確定SmaxS=H1+H2+510=35+9=50 mm 第3章 模具設(shè)計(jì)3.1主流道設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)保證塑件熔體的流動(dòng)平穩(wěn)、流程應(yīng)盡量短、防止型芯變形、整修應(yīng)方便、防止制品變形和翹曲、應(yīng)與塑件材料品種相適用、冷料穴設(shè)計(jì)

9、合理、盡量減少塑料的消耗。根據(jù)塑件的形狀采用推桿推出。由于采用復(fù)式點(diǎn)澆口，雙分型面，分流道采用半圓形截面，分流道開設(shè)在中間板上，在定模固定板上采用澆口套, 不設(shè)置冷料穴和拉料桿。圖3-1 主流道W=（117.9×384/32.2×0.4×106×0.2）1/3=4.814 mm型腔冷卻計(jì)算：A=Gi/3600（1000v）0.8/d0.2（TWTG）（m2）水管直徑為10 長： 180 mm查表 值： 10.05熱 焰： 300000 J/kg模具溫度： 60冷卻水溫取天然火： 20流速為： 5×10-5 m/s冷卻水總熱面積： A=0.75所

10、需 水管長度：L=Gi/3600（1000vd）0.8（TW×TQ）m3.2定模設(shè)計(jì)a 確定型腔數(shù)考慮效率初步采用一模四腔確定鎖模力，成型面積校核塑件整件表面積：4×S=4×38×38 mm2x面積：S=S+S流=4×100+5768 =6168 mm2取6200 mm2 小于90 cm2又注射量校核單個(gè)塑件體積： V=2610.07 cm3V1=4×2610.07=10440.14V= V1rV流=4×100×2+10440.14+×4×35=11810.120 cm3 故可取 b、確定定模厚

11、度條件：1. 制件壁厚在滿足結(jié)構(gòu)和成型工藝條件下要求均勻一致2. 結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度適當(dāng)3. 脫模強(qiáng)度4. 承受沖擊力均勻分布5. 防止金屬嵌件裂紋6. 孔嵌件出現(xiàn)焊接處能得到加強(qiáng)7. 防止薄壁處的熔接痕8. 防止壁厚處縮孔9. 防止刃口狀部位以及薄壁處的充填不足c、強(qiáng)度計(jì)算W=（DL4/32EZ8）1/3B板厚 L內(nèi)寬 P壓力D腔深 E模量 Z變形W側(cè)壁厚度動(dòng)模板采用： 180×180 mm 符合溫度校核水管長： 0.18 m圖3-2 定模1圖3-3定模23.3支撐板設(shè)計(jì)1.板厚校核：W= （5PBD4/32E7Z）1/3B= 36 P= 117MpB= 45（204000） T= 180

12、D= 120 Z= 0.1得： W= 15.447取 20 （見上頁標(biāo)意圖）3.4排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì)1）、利用配合間隙排氣，其間隙均為：0.030.052）、分流道端部開設(shè)冷料穴來容納前鋒冷料以保證塑料件質(zhì)量3）、由于強(qiáng)行脫模，本模具不開設(shè)拉料桿3.5推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為了擴(kuò)大同壓面積，采用推板推出推板上開有導(dǎo)柱孔，銷孔，型芯裝配孔和排氣系統(tǒng)機(jī)構(gòu)1. 推板開在動(dòng)模側(cè)2. 采用平板使其受力均勻3. 設(shè)計(jì)四根推桿將推板推出，推桿分布均勻，使其受力均勻 4. 合模由推板復(fù)位，正確復(fù)位脫模力計(jì)算Fx=0Ft+FbSin=FCosFb塑件對型芯的包緊力；F脫模時(shí)型芯所受的摩擦力Ft脫模力；型芯的脫模斜度。又 F=F

13、b于是 Ft=Ap（CosSin）而包緊力為包容型芯的面積與單位面積上包緊力之積，即： Fb=Ap由此 可得： Ft=Ap(cos-sin)式中：為塑料對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.10.3； A為塑件包容型芯的總面積； P為塑件對型芯的單位面積上的包緊力，在一般情況下，模外冷卻的塑件p取2.43.9×107Pa;模內(nèi)冷卻的塑件p約取0.81.2×107Pa。所以:經(jīng)計(jì)算，A=0.75 ,取0.2,p取2.5×107Pa,取=45。 Ft=7500×10-6×2.5×107(0.2×cos45-sin45)=605.176

14、5;107Pa 圖3-4圖3-5圖3-63.6合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)定模或上下模合模時(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。(一) 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：1. 定位件用：模具閉合后，保證動(dòng)定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證型腔的形狀和尺寸精確，在模具的裝配過程中也起定位作用，便于裝配和調(diào)整。2. 導(dǎo)向作用：合模時(shí)，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動(dòng)定?；蛏舷履?zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。3. 承受一定的側(cè)向壓力。(二) 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇： 一般在注射模中，動(dòng)、定模之間的導(dǎo)柱既可設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)，也可設(shè)置在定模一側(cè)，視具體情況而定，通常設(shè)置在型芯凸出分型面最長的那一側(cè)。而雙分型的注射模，為了中間板在

15、工作過程中的支承和導(dǎo)向，所以在定模一側(cè)一定要設(shè)置導(dǎo)柱。 導(dǎo)柱、導(dǎo)套盡量采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)定位采用定位銷10 導(dǎo)柱：采用10 12如下圖示：圖3-73.7內(nèi)型腔設(shè)計(jì)計(jì)算1、產(chǎn)生偏差的原因：塑料的成型收縮成型收縮引起制品產(chǎn)生尺寸偏差的原因有：預(yù)定收縮率（設(shè)計(jì)算成型零部件工作尺寸所用的收縮率）與制品實(shí)際收縮率之間的誤差；成型過程中，收縮率可能在其最大值和最小值之間發(fā)生的波動(dòng)。s=(Smax-Smin)×制品尺寸s成型收縮率波動(dòng)引起的制品的尺寸偏差。Smax、Smin 分別是制品的最大收縮率和最小收縮率。 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裝配偏差。成型零部件的磨損取X=0.5

16、z=/3ABS收縮率 1=0.20% 2=0.10% =0.150% Lm+z=（1+¯ s）（s-x）¯ 0+z LM1=（1+0.15%）×360.5 0+z =36.2460+0.17 LM0-z=（1+0.15%）×38+0.5× 0-z HM0+z=（1+0.15%）×8 0.5× 0+z =8.400+0.17 HM0-z =（1+0.15%）×9+0.5× 0-z =9.41750-0.17 Cm±z/2 =（1+0.15%）×24±z/2 =24.13

17、7;0.085 Cm±z/2 =（1+0.15%）×15±z/2 =14.245±0.085圖3-8ABS屬中粘度塑料 0.05塑料尺寸 38屬于1050中 =40/3（1+i） 取中等 =0.2613（1+0.26） =0.069 取 0.07圖3-9圖3-102、成型零件的強(qiáng)度、剛度計(jì)算注射模在其工作過程需要承受多種外力，如注射壓力、保壓力、合模力和脫模力等。如果外力過大，注射模及其成型零部件將會(huì)產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞，或產(chǎn)生較大的彈性彎曲變形，引起成型零部件在它們的對接面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此而發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象，從而導(dǎo)致整個(gè)模具失效或無法

18、達(dá)到技術(shù)質(zhì)量要求。因此，在模具設(shè)計(jì)時(shí)，成型零部件的強(qiáng)度和剛度計(jì)算和校核是必不可少的。一般來說，凹模型腔的側(cè)壁厚度和底部的厚度可以利用強(qiáng)度計(jì)算決定，但凸模和型芯通常都是由制品內(nèi)形或制品上的孔型決定，設(shè)計(jì)時(shí)只能對它們進(jìn)行強(qiáng)度校核。因在設(shè)計(jì)時(shí)采用的是鑲嵌式圓形型腔。因此，計(jì)算參考公式如下：側(cè)壁：按強(qiáng)度計(jì)算： 按剛度計(jì)算： 按剛度計(jì)算：凸模、型芯計(jì)算公式：按強(qiáng)度計(jì)算：按剛度計(jì)算：由公式分別計(jì)算出相應(yīng)的值為：按強(qiáng)度計(jì)算得：tc=19.43mm th=34.23mm r=32.68mm按剛度計(jì)算得：tc=4.53mm th=21.45mm r=19.32mm參數(shù)符號的意義和單位：Pm模腔壓力（MPa）取值

19、范圍5070；E 材料的彈性模量（MPa）查得2.06×105；p 材料的許用應(yīng)力（MPa）查得176.5； u 材料的泊松比 查表得0.025；p成型零部件的許用變形量（mm）查得0.05；采用材料為3Gr2W8V，淬火中溫回火， 46HRC。3.8推桿設(shè)計(jì)采用4根12推桿（如下圖）圖3-11 3.9溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基本原則：熔體熱量95%由冷卻介質(zhì)（水）帶走，冷卻時(shí)間占成型周期的2/3。注射模冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則：1.冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大 型腔表面的溫度與冷卻水道的數(shù)量、截面尺寸及冷卻水的溫度有關(guān)。2冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等 當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí)，冷卻水道到型腔表面最

20、好距離相等，但是當(dāng)塑件不均勻時(shí)，厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應(yīng)近一些，間距也可適當(dāng)小一些。一般水道孔邊至型腔表面的距離應(yīng)大于10mm，常用1215mm.3澆口處加強(qiáng)冷卻 塑料熔體充填型腔時(shí)，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)溫度就越低，因此澆口附近應(yīng)加強(qiáng)冷卻，通常將冷卻水道的入口處設(shè)置在澆口附近，使?jié)部诟浇哪＞咴谳^低溫度下冷卻，而遠(yuǎn)離澆口部分的模具在經(jīng)過一定程度熱交換后的溫水作用下冷卻。4冷卻水道出、入口溫差應(yīng)盡量小 如果冷卻水道較長，則冷卻水出、入口的溫差就比較大，易使模溫不均勻，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)引起注意。冷卻水道的總長度的計(jì)算可公式： Lw=Aw/Lw 冷卻水道總長度 Aw 熱傳導(dǎo)面積 Dw 冷卻水道直徑根據(jù)模具結(jié)構(gòu)要求，冷卻水道長度5冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置 聚乙烯的收縮