毕业设计（论文）-CJ20-40交流接触器工艺及工装设计.doc

CJ20-40交流接触器工艺与工装设计目 录CJ20-40 交流接触器的工艺与工装.CJ20-40 AC Contactor Technology and Equipment.前 言.1第1章 CJ20系列交流接触器结构特征及工作原理.21.1 CJ20系列交流接触器结构特征21.2 CJ20-40交流接触器结构41.3 CJ20-40交流接触器工作原理：5第2章 线圈结构分析、工艺设计、质量检验方法及设备.62.1 线圈的结构分析62.2 线圈绕制的工艺原则62.3 线圈绕制工艺72.4 线圈的绝缘浸漆工艺92.5 线圈质量检测及设备12第3章 磁轭结构分析，工艺设计，质量检测方法及设备.173.1 磁轭的结构分析173.2 交流铁心制造的主要工艺流程173.3 磁轭的制造工艺分析183.4 质量检测26第4章 桥形触头组件的结构分析，连接工艺质量检测方法及设备284.1 桥形触头组件的结构分析284.2 桥形触头组件的连接工艺及设备294.3 质量要求及检测方法.31第5章 接线座的工艺分析，成型参数的确定335.1 塑料成型工艺335.2 压制成型的工艺参数36第6章 触头支持工艺分析376.1 装配工具376.2 连接工艺39第7章 弹簧支持工艺设计，质量检测方法及设备407.1 冲裁407.2 成形437.3 弯曲437.4 弯曲件成形工艺457.5 弯曲件质量分析467.6 表面处理即表面镀层477.7 检测方法49第8章 弹簧支持弯曲模具设计508.1 弯曲件毛坯尺寸的计算508.2 弯曲力的计算518.3 弯曲模的间隙及工作部分尺寸计算52参考文献55小结与致谢56附录57CJ20-40 交流接触器的工艺与工装摘要：交流接触器是低压电器主要产品，是基础元件，量大面广。它的结构、先进寿命与可靠性的提高，既影响企业生产的竞争能力，又影响国家经济建设。本次设计对象是CJ20-40交流接触器，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。本次设计主要是对CJ20-40交流接触器进行工艺设计，包括线圈、磁轭、桥形触头组件连接、接线座、触头支持、弹簧支持的工艺设计，质量检验方法及设备和弹簧支持弯曲模具设计。工艺是在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、也是进行加工操作、计划调度、质量检查、劳动组织、材料供应和工具准备的技术依据。先进和合理的产品设计必须采用先进的工艺才能制造出来，这是设计人员应当重视的问题。关键词：接触器、结构、工艺、产品设计CJ20-40 AC Contactor Technology and EquipmentABSTRACT：AC contactor is the main products of low-voltage electric apparatus , and the basic component to exchange the contactor , have a large capacity and a wide range. The improvement of its advanced life-span of structure and dependability , has already influenced the competitive power which enterprises produce, influence national economic construction again。 The design object is CJ20-40 Exchange contactor, the first should understand its internal structure, than we can the efficient principle and the efficient range. So we make the entity for the studying target, first dismantle hull, integrate the drawing sheet of component, get a deeper understanding of components construction.This design mainly for CJ20-40 AC contactor process design, including the coil, the magnetic yoke, the bridge-shaped contact component connections, wiring blocks, contact support, Spring support process design, quality inspection methods and equipment, and spring Support the bending die design. Process or product in the parts production process, to ensure the necessary skills to meet the design standards, methods and means, the processing operation, planning and scheduling, quality inspection, labor organizations, materials and tools ready to supply the technical basis. Product design, advanced and reasonable use of advanced technology must be created, which is the designer should pay attention to the problem. Keywords: Contactor , Structure , Technology，Product design57前 言电器制造工艺学是研究电器零部件制造和装配的科学。工艺是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。这次设计的意义在于把所学的相对分散的知识点进行一次系统的大综合，在所学的知识的基础上，加强对理论知识的理解深度，用理论联系实际，把理论知识演练成实际操作，它能拓宽我们的知识面，并使我们对国内外电器行业的发展趋势与前景和CJ20系列交流接触器的性能以及结构充分了解。从而提高自身癀独立的知识运用能力，为未来的工作做好准备，打好基础。本次设计对象是CJ20-40交流接触器，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，通过对样品的拆装，了解和认识以及查阅各类相关资料。在对样品有了一定的认识后，按照老师的指导，拆装样品，进一步理解产品的工作原理，阅读多方面的资料来弥补自身的不足。按照设计的要求，先将所用到的资料进行整合，提取自己需要的信息，再做理论上的分析，解决所遇到的各种可能的问题，最后再根据设计内容及要求开始设计新的产品，查阅资料，进行绘图，撰写毕业设计说明文。第1章 CJ20系列交流接触器结构特征及工作原理接触器是一种用来频繁的接通和切断主电路和大容量控制电路的电器。由于依靠电磁系统来操作主触头，主触头串接于主回路中，用于接通和分断大电流，电磁系统的线圈接于控制电路中，用较小激磁电流即可控制。这样便可以实现控制电路的功率放大和对主回路设备进行远距离的自动控制。 1.1 CJ20系列交流接触器结构特征CJ20系列交流接触器为直动式、双断点/立体布置，结构简单紧凑，外形安装尺寸较CJ10、CJ8等系列接触器老产品在大大缩小。CJ20-10-25接触器为不带灭弧罩的三层二段式结构，上段为热固性塑料躯壳固定着辅助触头、主触头及灭弧系统，下段为热塑性塑料底座安装电磁系统及缓冲装置，底座上除有使用螺钉固定的安装孔外还装有卡轨安装用的锁，可安装于IEC标准规定的35mm宽帽形安装轨上，拆装方便。CJ2040及以上的接触器为两层布置正装式结构，主触头和灭弧罩室在上，电磁系统在下，两只独立的辅助触头组件布置在躯壳两侧。触头灭弧系统：全系列不同容量等级的接触器采用不同的灭弧结构。CJ20-10和CJ20-16为双断点简单开断灭弧室，CJ20-25为U形铁片灭弧，CJ20-40160在380V、660V时均为多纵缝陶土灭弧罩。CJ20-250及以上接触器在380V时用多纵缝陶土灭弧罩，在660V时用栅片面性灭弧罩，在1140V时均采用栅片面性灭弧罩。全系列接触器采用银基合金触头。CJ20-1、16用AgNi触头，CJ20-40及以上用银基氧化物触头。灭弧性能优良的触头灭弧系统配用抗熔焊耐磨损的触头材料使产品具有长久的电寿命，并适于在AC-4类特别繁重的条件下工作。电磁系统：CJ20-40及以下接触器用双E形铁芯，迎击式缓冲；CJ20-63及以上用U形铁芯，硅橡胶缓冲。外形及安装尺寸：图1.1 接触器外形表1.1 安装尺寸1.2 CJ20-40交流接触器结构图1.2 交流接触器结构图1.3 CJ20-40交流接触器工作原理：交流接触器由以下四部分组成： 1）电磁机构 电磁机构由线圈、动铁心(衔铁)和静铁心组成，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作。 2）触点系统 包括主触点和辅助触点。主触点用于通断主电路，通常为三对常开触点。辅助触点用于控制电路，起电气联锁作用，故又称联锁触点，一般常开、常闭各两对。 3）灭弧装置 容量在10A以上的接触器都有灭弧装置，对于小容量的接触器，常采用双断口触点灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧。对于大容量的接触器，采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧。 4）其他部件 包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及外壳等。 电磁式接触器的工作原理如下：线圈通电后，在铁芯中产生磁通及电磁吸力。此电磁吸力克服弹簧反力使得衔铁吸合，带动触点机构动作，常闭触点打开，常开触点闭合，互锁或接通线路。线圈失电或线圈两端电压显著降低时，电磁吸力小于弹簧反力，使得衔铁释放，触点机构复位，断开线路或解除互锁。第2章 线圈结构分析、工艺设计、质量检验方法 及设备各种电器的电磁系统都离不开线圈，由于线圈的设计、制造水平直接影响着电器的性能指标和电器的可靠工作，因此，人们认为线圈是电磁系统的核心部分。线圈是用导电材料绕制而成，是用来产生磁势的电磁机构的核心部件。线圈的作用是将电能转换成磁能，在电磁力的作用下，电器完成预定的机械动作，或完成电量变换或信号传递等功能。2.1 线圈的结构分析线圈的结构由导线和骨架组成。设计的该产品的线圈属有骨架线圈，骨架采用热固性塑料，且由两对称的骨架组合而成。绝缘材料的基本性能要求电气性能应具有良好的绝缘电阻及抗电强度；力学性能要求它具有一定的抗拉、抗压强度，以及耐弯曲和耐冲击性能，还应有良好的加工性能；物理性能要求其密度、粘度以及吸水和耐潮性能应该良好；化学性能是指绝缘材料应具有一定的耐酸碱盐侵蚀的能力，以及耐油性和耐臭氧的能力；耐霉菌性能需要配合进行特殊防霉技术处理，并经过试验以确定防霉效果；而耐热等级为B级绝缘。线圈所用导线则采用聚酯漆包圆铜线（QZ）。2.2 线圈绕制的工艺原则1）线圈的形状和骨架选型线圈的形状主要取决于电磁铁铁心的结构与形状。按常规，交流电磁系统由于铁心由叠片铆压成为矩形截面，相应其线圈形状及骨架也为矩形。CJ20-40交流接触器的线圈是有骨架的。有骨架线圈绕制方便，同时对线圈导线起保护作用。批量生产电器的线圈骨架大部分采用塑料压制成型，在线圈绕制加工前已有成品供应。小批量生产或试制电器产品时，常采用粘接骨架和组合式骨架，这时，线圈绕制工艺包括线圈骨架制作工序。骨架侧板上有出线槽时，可使边缘绕线平整，易于将线圈始、末端线引出，并有断线保护作用。小型线圈采用的较多。2）排绕方式线径小于0.5mm时，可采用乱绕方式，这样每层导线穗不能整齐排列，但这样制造效率高，质量也能达到要求。线径大于0.5mm时，宜采用排绕方式，这样可以提高填充系数。这里选用的排绕方式为乱绕。3）层间绝缘用普通漆包线绕制的线圈，一般要加层间绝缘或进行浸漆处理。而某些用于普通场合的线圈，若采用高强度漆包线，原则上可以不用层间绝缘或不进行浸漆处理，这样可省工，省料，降低了成本。4）绕线速度绕线速度的选择应根据线径粗细而定。导线粗，绕速低；线径细，绕速高。直径在0.06mm以下的漆包线，一般控制在800010000r/min为宜。5）引出线形式线圈导线粗细适中时，可以直接引出；导线细时，要焊接专门的引出线引出，以防断线。线圈的引出线分为软引出和硬引出，软引出用耐高温的电磁线，硬引出用铜质材料做的各种形状的接线端纽，选用硬引线方式。引出线的焊接与固定很重要，否则会造成松动或根部断线。最好的形式是将引线导电片固定在塑料骨架上。6）外层包扎是否进行外层包扎，取决于电器结构及运行条件的要求。许多封装较好的小型继电器的线圈都不采用外层包扎，本产品需要包扎，采用一层绝缘薄膜包扎是一种最省事的方法（如采用聚酯薄膜和聚四氟乙烯生塑料带等）。最好采用有自粘性的塑料薄膜进行包扎，这样会给生产带来很多方便。2.3 线圈绕制工艺2.3.1线圈绕制工艺过程1）准备工作 备齐各种材料、工具，检查、调整好设备（绕线机的选择：导线较细，匝数较多的线圈，宜选用速度高的数显自动或半自动绕线机；导线粗，匝数少的大线圈，宜选用转速慢，绕制力大的绕线机；所以选用数显半自动绕线机），并做好骨架模芯。2）绕制过程 固定线圈骨架调节好导线拉紧力包内层绝缘焊内引出线绝缘并固定（绕线前先在骨架上垫一层电容器纸）开机绕线焊外引出线，绝缘并固定好。3）包扎 视需要而定是否需要进行包扎工序，线圈两端用青壳纸或牛皮纸粘一层，用玻璃丝带进行外部包扎。根据要求包扎23层绝缘线（绕一层后再绕另一层）。最后把印有线圈数据的醋酸纤维粘胶带包在最外层。这种方法比包纸标牌，再包透明薄膜好，省工省料。线圈如果要浸漆处理，包扎工序在浸漆后进行，线圈浸漆工艺（见2.4）4）浸漆处理 详见2.4。无浸漆要求的可直接进行包扎。5）焊导电片 焊引线导电片。6）检测（见2.5.2）2.3.2线圈绕制设备在电器生产中采用的绕线机大致可分为两类，即普通绕线机和环形绕线机。按其手工操作的程度，又可分为手动、半自动和自动化绕线机。这里我们选用BD-8型数显半自动绕线机。这类绕线机的种类很多，通常是用晶闸管元件对直流电动机进行无级调速的，对绕制的匝数用静态数字显示装置来显示。其他部分与普通半自动绕线机大致相似，但它计数精确，灵敏度高，通常转速较高，绕制质量也好。其最大的优点是操作者不需随时观看计数值，不需人工采取措施停车去控制匝数，因而减轻了操作人员的劳动强度。另一大优点是有预选慢速范围，提高了线圈匝数的准确性。BD-8型数显半自动绕线机技术参数如下：输入电压：交流220V；功率：1kW；绕线转速：03000r/min；绕制导线半径：0.090.51mm；同时绕制线圈个数：5；绕制线圈最大半径：65mm；排线最大宽度：120mm；芯轴顶尖最大距离：390mm；数显匝数计数范围：099999；预选慢速范围：099匝。2.3.3线圈骨架线圈骨架用材料有金属骨架、热固性塑料骨架、热塑性塑料骨架和绝缘层压板组合骨架等，选用的是热固性塑料骨架，其材料为酚醛玻璃纤维压塑料。2.3.4线圈绕制过程中应注意的问题1）绕制的拉紧力要适当 这与线径大小、导线材料、排线方式、绕制速度、线圈结构（骨架形状、垫绝缘材料情况、包扎情况、是否浸漆处理）等多种因素有关。总的原则是：拉紧力应保证绕组的漆包线不松动。在此前提下，拉紧力以小些为好。因为拉力太大，导线所受的预应力也大。线圈在长期工作中，还要热胀冷缩，导线受力情况要变化，要适当留有余地。如果某应力集中处的导线预应力已超过其弹性极限，该处就会引起变形而拉长。此外，长期在较高温下受力，还有个蠕变问题。材料不发生蠕变的受力强度，通常比弹性极限低。因此，一般拉紧力以铜导线受力强度为10kg/mm左右即可（材料的抗拉强度大，可大些。反之，则小些）。如果以此计算，拉紧力还感不足，可采取外层加强包扎的方法来辅助牢固。2）绕线速度 用细导线绕线圈时，特别要注意绕线机起动的瞬间，不要把导线拉变形，更不能拉断。所以，较好的绕线机。在起动时有100200匝是自动低速绕的，之后才高速绕制。快结束时，也有一定匝数是减速绕制的，这时是为了精确刹车。3）在绕制过程中，注意放线架的夹线头不要擦伤导线的漆膜。4）绕组终末的接头要绝缘、固定好，注意不要使导线在焊点的根部能活动，否则易折断。5）焊接最好用中性焊剂，防止剩余焊剂起腐蚀作用。焊点应平整光滑，不拉毛刺，以防刺破绝缘层。6）绕制所用的各种绝缘材料，其耐热等级要相适应。不要因为某一种材料等级低而影响整个线圈降低绝缘等级。7）三防（指防潮、防霉、防盐雾）线圈所用的各种材料，除一般的要求外，还要注意防霉性能的问题，在三防线圈制造过程，应戴手套不要使汗迹沾到线圈上。2.4 线圈的绝缘浸漆工艺线圈经过绝缘浸漆处理后，可以提高电气绝缘性能和耐潮性能以及化学稳定性，还可以增强耐热性能和提高热导率，增加机械强度和防止匝间短路。此外，用于湿热带的电器线圈，经过防霉处理工艺，可使线圈具有耐霉性能。2.4.1绝缘漆的选择1）绝缘漆必须与线圈中的其它绝缘材料有良好的相容性。2）绝缘漆应有良好的工艺性，如粘度低、固体含量高；固化温度低，固化时间短；渗透性好，流失量小；遮盖率低；毒性小等特点。3）绝缘漆应有良好的电气性能，如介质损耗低，绝缘电阻高；介质强度高等特点。4）绝缘漆应具有良好的环境适应性，如三防性能好，化学稳定性高，耐油性好等。5）有些特殊用途的线圈，要求绝缘漆必须有较高的粘结强度。6）表面绝缘漆还必须具有附着力好，漆膜表面光滑、坚固等特性，并应具有优越的保护性能。7）根据电器工作介质和使用要求的不同，绝缘漆还具有耐油、防电晕等其它特性。综上所述，选用线圈浸渍胶，牌号为801，耐热等级是B，主要成分由不饱和聚酯和环氧树脂，以DAP为活性溶剂。它具有无刺激性气味，固化快、流失少，粘结力强，耐湿热性能好等特点。最适合于低压电器和微型电机线圈的真空压力浸渍绝缘处理。2.4.2浸漆工艺过程线圈的浸漆主要由以下三个过程和顺序组成。1）预烘预烘的目的是把线圈中的潮气除掉，其本质是将水分蒸发出去。这就需要一定的设备（烘箱）、温度和时间，甚至要配合采用一些特殊方法，如抽真空、循环通风才能达到目的。为了缩短预烘时间，可以将温度提得稍高，但应与绝缘材料的耐热等级相适应，否则将会降低绝缘材料的寿命。预烘过程中，要注意严格控制好烘箱的温度。预烘的时间是通过试验来确定的，主要取决于绝缘电阻是否达到了规定的标准，也和预烘的方法有关。预烘的温度是逐步增加的，使热量渐渐从外部进入线圈内部，内部水分才易于蒸发出来。若骤然加热，使线圈表面水分开始蒸发，表面层蒸气压力大，水分反而不容易从内部排出。预烘温度开始升高时，由于潮气都向表面渗透，绝缘电阻反而急剧下降，当温度逐渐达到最高值时，绝缘电阻也降到最低点；此后，线圈水分迅速被蒸发，绝缘电阻也开始回升，一直达到蒸发力和表面张力平衡，无法再使水分蒸发时，绝缘电阻也就达到了稳定值。再延长1.11.2倍时间，预烘过程也就可以结束了。预烘干燥后的线圈即可进行浸漆处理。2）浸漆浸漆前先用稀释剂将浸渍漆稀释，一般稀释后的粘度掌握在2540s。根据需要，还可以在漆内加入辅助材料，如干燥剂（缩短烘干时间）、增韧剂（增加漆质的弹性和韧性）、稳定剂、防霉剂（用于湿热带产品）。3）烘干浸漆后的烘干比预热时更为复杂，在烘干过程中不仅有物理过程（即稀释剂的挥发），同时还有化学反应过程。溶剂不仅可以做为稀释之用，而且由于干燥时它从内部挥发会形成毛细孔，能使空气进入漆的内部，因而加速了内部的氧化过程。干燥实际上可分为两个阶段，第一阶段是溶剂的挥发，第二阶段是漆膜的氧化聚缩的过程。在第一阶段的温度应该低一些，一般为7080，以保证漆中的溶剂挥发。若温度过高，会使大量的漆挥发，造成流漆现象，同时还会在绝缘表面形成硬膜从而阻止溶剂从内部挥发。此阶段的时间应视溶剂挥发而定，一般约需13h。溶剂挥发过程，如果采用真空干燥，可以使挥发更为彻底，温度亦可以降低，时间也可以缩短。在第二阶段时温度应该提高，并放在热风循环炉内，以加速漆基的氧化聚缩过程，一直烘到干透。A、B级绝缘的烘干温度一般为120左右，最高不许超过140。干燥时间应根据试验来确定，此阶段主要根据绝缘电阻是否达到要求而定。若温度不够高，光靠延长加热时间是不解决问题的。干燥温度的提高可以缩短干燥时间。干燥时间长也不见得有利，可能使漆膜破裂，反而对电气绝缘强度不利。2.4.3线圈浸漆的工艺方法及设备：浸漆应该首先将绝缘漆调制适当的粘度。粘度小，则浸透性好。但粘度过小，漆膜较薄容易流失，而且粘接性能较差，会使浸渍漆的绝缘性能有所下降；粘度大则浸透性差，使内层有浸不透现象，因而会降低其性能，也会给施工带来困难。浸漆的方式有：热浸法、加压浸漆和真空压力浸漆法，这里我选用真空压力浸漆法。其显著特点是能将绝缘零件气隙间的空气完全排走，将零件浸透。真空压力浸漆设备示意图如下图所示：图2.1 真空加压浸漆设备示意图1阀门（6个） 2贮漆罐 3安全阀 4浸漆罐5真空表 6真空泵 7压力表 8压力泵真空压力浸漆过程:1）零件放入浸漆罐中，此时浸漆罐中无漆；2）打开浸漆罐与真空泵之间的阀门，将浸漆罐中抽成真空，保证浸漆罐中的零件中含有的气体、水分等被抽离；3）关闭浸漆罐与真空泵之间的阀门，使真空泵，并使压力泵开启；4）打开贮漆罐与压力泵之间的阀门，使贮漆罐中的漆在压力泵的压力下压到浸漆罐中；5）使压力泵停止工作，关闭贮漆罐、浸漆罐、压力泵之间的阀门；6）开启真空泵，打开浸漆罐与真空泵之间的阀门，将浸漆罐中进一步抽成真空；7）使真空泵停止工作，关闭浸漆罐与真空泵之间的阀门；8）重复上述步骤，直至浸漆达到要求为止。2.5 线圈质量检测及设备2.5.1线圈的技术要求电器的品种繁多，使用条件和制造工艺不尽相同，因此对于线圈的技术要求也不全相同。通用的技术要求一般包括如下几个方面：1）外观要求外观应平整、清洁、美观。引出线的粗细、颜色应与设计要求相符，无要求时内外引出线的颜色应一致，且引出线要牢固固定。线圈的标牌要端正、牢固；字迹要清晰、规范。一般应标明代号、导线型号、线径、匝数、阻值及额定电压、电流。2）外型尺寸要符合公差要求，特别是安装尺寸不得超差。3）材料使用各种用料的型号、规格参数均应符合设计要求，不得错用或随意代用。4）技术参数包括线径、匝数、电阻值等均应符合技术条件的要求。5）性能要求包括抗电强度、耐潮及防霉性能等应符合相关的规定。6）绝缘处理绝缘浸漆的线圈，要保证浸透和烘干。7）其它如温升超标、匝间短路等均不得产生，特别是交流线圈的匝间短路，一旦漏检，在使用中，就可能造成电器损坏的后果。不论是何种电磁产品，都应有相应的国家标准、专业标准、企业标准或企业内控标准。这些标准的相关原则是：下级标准对技术规范的要求应高（严）于上级标准，以企业内控标准为最严格，因此，执行好内控标准是保证产品质量的重要环节。2.5.2线圈的质量检验方法及设备为了保证线圈的质量标准，完成了绕制和浸漆等主要工序后，根据技术要求对每个线圈进行检测。1）外观和外型尺寸的检测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）电阻值检测电器线圈的电阻，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值见电器制造工艺与工装表7-10。3）短路测试判断线圈是否有匝间短路，通常采用短路测试仪测试。当被测试线圈套入振荡线圈的铁心中，如果被测线圈有匝间短路，就有感应电流产生，它对振荡线圈发生互感作用，使振荡回路中电流发生变化，变化电流经电容器反馈到放大器的基极，经放大器放大的电流经过微安表中指示表针而反映出来。否则，反之。若线圈受潮后，需烘干后再检测，确保检测的正确性。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”。线路图如图2.2所示：图2.2 电势比较法线路图其中，S1、S2、S3为开关NS可调标准匝数NX被检测线圈匝数P检流计当NS= NX时，检流计P无指示。（2）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2.3所示：图2.3 磁压法原理图其中，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。5）绝缘性能测试线圈的绝缘性能是一项重要指标，绝缘性能差的电器，不仅影响电器的正常工作，还可能危及电器使用者的人身安全，各种电器产品在出厂试验中必须进行绝缘试验，以检查电器的绝缘性能。通常，线圈的绝缘试验是通过测量绝缘电阻和抗电强度来检查电器线圈的绝缘材料及其结构的绝缘性能。（1）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。（2）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。无特殊要求时可在常温下进行测试。施加的电压为工频正弦电压（有效值）其数值根据主电路的绝缘电压而定，见电器制造技术手册表20-51，对应实验时间为1min。为提高效率，实验时间缩短为1s，但实验电压提高25%，检测部位按规定，试验时要防止过电压闪络出现。实验变压器的要求：每1000V试验电压变压器容量应不小于0.5kVA，但其最小容量不小于0.5kVA。试验变压器的电感很大，为了防止感性过电压造成的不应有的绝缘击穿，标准中规定，试验时应从小于试验电压的一半开始逐渐升高电压。且应从达到规定试验电压时算起，到降低电压时为止。在试验中，可能出现虽未被击穿但有闪络出现的情况。出现闪络是否构成不合格的判据，要根据产品的要求而定。有些产品，特别是含有电子元器件的产品，是不允许出现闪络的，因为闪络是瞬间高电压发生的标志，瞬间高电压极易损坏敏感的电子元器件。通常，抗电强度的检测部位为：无电气连接的两回路之间，如两绕组之间；导电回路与地之间。所谓“地”是指电器安装时与地或设备外壳连接的导电体或绝缘体。因此，有些情况下线圈的抗电强度检验需要在产品组装完毕后进行。6）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。 =01-02=（R2-R1）/R1（1/+01）+（01-02） 式中 2线圈在热态时的平均温度，单位为；01测量线圈冷态电阻时的环境温度，单位为；02测量线圈热态电阻时的环境温度，单位为；0时线圈导线材料的电阻温度系数，紫铜的=1/234，铝的=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。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。7）浸漆质量检测（1）外观检测 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）性能检测 经浸漆处理后的线圈不应短路和断路。可分别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。8）湿热带型线圈的检测对湿热带型线圈，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。最后指出，上述检验项目，有些属于100%检验的项目，如外观、电阻值、匝数、匝间短路等；有些则属于抽样式形式检验的项目，如绝缘电阻、温升、浸漆质量的检验等。制造时还可以根据质量保证的要求，制定其他检验项目。第3章 磁轭结构分析，工艺设计，质量检测方法及设备开关电器是利用铁心的动作带动触头系统实现电路的开断和闭合的，因此铁心是电器元件中的一个重要部件，它作为导磁体与励磁线圈组成电磁系统，利用电磁感应的原理转化为电信号，实现电器元件的性能要求。电器元件应用广泛，品种繁多，因其工作原理、使用场合不同,铁心的结构形式也各不相同。接触器采用的是运动式铁心，把电信号转化为机械动作。运动式铁心由静铁心（磁轭）和动铁心（衔铁）组成，工作中处于频繁吸合与释放的状态，其极面承受反复碰撞。因此，要求除具有良好的磁性能外，还应具有一定的机械、冲击韧性和耐磨性等，以保证电器可靠运行。3.1 磁轭的结构分析磁轭的结构形式各异，但基本组成相同。常见的叠片式铁心由心片、分磁环（短路环）、铆钉、颊板等四部分组成。冲制的心片叠合后，用颊板和铆钉紧固，使铁心成为坚固的整体，可消除反复磁化时心片间的振动和噪声，同时提高铁心的机械强度，使铁心在反复碰撞过程中极面不容易变形。颊板起压紧力均匀分布的作用，一般用Q235、10、15低碳钢制造。为减少剩磁和磁滞损耗，铁心的颊板宜用剩余磁感应和矫顽力小的硅钢片制造。铆钉应选用塑性和韧性高，抗拉强度不小于380N/mm的材料制造，如铆螺钢M12、M13、M10、M15、M20等。分磁环是套压在交流铁心极面上的短路圈，阻碍交变磁通的变化，减少铁心吸合后长期工作时的振动和噪声。分磁环一般采用纯铜T2或黄铜H62，H68以及锆铬铜合金、铜铋合金等新型耐热铜合金来制造，这里采用的是锆铬铜合金。分磁环的工作温度约为120，纯铜或黄铜在热态下力学性能要降低，而新型的耐热合金具有较高的电导率，在热态下力学性能基本不变，要利于提高分磁环的机械寿命。铁心本体所用的材料是软磁导体。3.2 交流铁心制造的主要工艺流程备料冲片理片组装铆压铆钉加工分磁环加工表面加工清洗极面加工图3.1 铁心制造的工艺流程图3.3 磁轭的制造工艺分析3.3.1冲片1）材料 交流叠片式铁心的叠片低压电器常用0.5mm、1mm厚、DW400-50、DW470-50冷轧无取向硅钢板（带）冲制。2）冲床 有普通冲床及高速冲床两类。后者的一般冲裁速度为200/min及以上，故适合大批量生产及组成铁心生产线。也可采用普通冲床，并配置开卷校平及自动送料装置，进行带料级进冲压，实现冲片的高速化、自动化及安全化。冲片时所用的条料和带料，均是按工艺要求分别采用剪板机和滚剪线剪切而成的。备料时，要特别注意材料的轧制方向，使铁心的磁路方向顺着材料的轧制方向，以充分发挥材料的最佳磁性能。此外要严格控制带料的宽度及表面质量，且要求带料的镰刀弯每两米长度不超过1mm，以满足自动冲压的需要。使用带料冲片时，可间隔一定距离滴注一种专用防锈油，以提高铁心极面的抗锈蚀性和耐磨性，同时有利于提高模具寿命。在剪切和冲压过程中，由于冲剪刃口磨损，模具间隙和压料力不当，冲片便产生毛刺。磁轭组装时，毛刺往往会造成片间搭接短路，致使涡流损耗增加，同时也降低了磁轭压铆或卷绕质量，还可能导致退火过程中片间粘接。因此在冲剪加工时，必须有效地控制毛刺高度在0.03mm范围内，采取措施尽量减小或除去毛刺。根据生产经验，冲模的合理间隙为材料厚度的6%-12%，剪切的合理间隙为材料厚度的5%-7%。压料力要适当，压料力小易产生毛刺，可在脱料板上加工凸出0.02-0.03mm的台肩，以增强局部压料力。在冲剪线上可设置辊压去毛刺装置。3）对冲片的质量要求及检测方法（1）质量要求 a 冲片的毛刺：一般水平为0.05mm；先进水平为0.015mm。 b 冲片应完整，不得有残缺；不得锈蚀。（2）检测方法 a 用千分表或精度为0.02mm游标卡尺测量。 b 目测。3.3.2理片1）理片方式 采用自动理片，要设置理片滑道。冲片自冲模内逐一挤出并进入滑道，工人只需用金属棒将一定数量的冲片逐串穿起（每串约1m），再置于料箱内。2）质量要求及检测方法理片时要保证冲片的认向缺口记号成一条槽，以保证组装铁心时冲片轧制纹向和毛刺方向一致，从而提高铁心压铆质量。一般以目测方法检测。3.3.3穿铆钉1）人工方式将铁心冲片与夹铁（铁心两边各放12片）以手工方式穿上铆钉，并用天平称量铁心重量，然后用榔头预铆，以不使夹铁和冲片散落为准，穿钉工序在专用工作态台上进行。2）机械方式机械化穿钉是铁心自动加工线上的一个工位。铆钉置于料斗中，以振动方式将铆钉震出，并经塑料管送到铆钉机械手上，由机械手将铆钉穿入铁心铆钉孔内。一根塑料管只传送一个铆钉，故需要几个铆钉就应有几根塑料管和几个机械手。为降低成本，可选用人工方式。3.3.4组装压铆组装压铆是铁心制造的重要环节，它将直接影响铁心的电磁性能和机械寿命。叠压式铁心组装，可根据铁心的品种和数量，分别采用手工组装、半自动组装和自动组装，这里采用手工组装。铁心经叠片、称重、插钉预装后，在液压机上用专用的压模压铆。预装好的铁心通常先行试铆，用卡尺检验铁心形位尺寸，符合图样要求后方可批量生产。压铆方式有单动压铆和双动压铆之分。单动压铆容易影响铁心的机械寿命和产品的技术性能。故采用双动压铆，所谓双动压铆就是两次动作，先压紧后铆压。液压机有两个油缸分别动作，主油缸先施加足够的压紧力压紧叠片，然后副油缸动作将铆钉铆开，这就解决了叠压式铁心的压铆质量问题。为进一步提高铁心的压铆质量，应在双动压铆的基础上，采用直杆铆钉两端同时铆合，即双面双动压铆工艺，将单动液压机改装成三缸液压机。压铆时，一个主油缸先压紧叠片，然后上下两个副油缸同时铆开铆钉。在模具结构上，可采用四面夹紧，双面双动压铆封装式新型压模，确保心片排列整齐、贴合紧密、满足铁心各项行位公差及压铆强度的设计要求。3.3.5装环1）分磁环加工分磁环一般用条料经复合模冲制而成。冲制分磁环的复合模的凹凸模是薄壁冲模。在设计冷冲模时，为保证模具寿命，模壁的厚度一般应在冲制材料的1.5倍以上。当分磁环的厚度大于环边宽度时，使用复合模冲制不仅凸凹模易于断裂，而且分磁环易于挠曲，虽采用整形加以校正，但不可避免地产生局部应力，甚至出现局部裂纹。采用材料：铬锆铜（耐热铜合金）结构：封闭型。加工方法：薄壁模冷冲压；先进的加工方法是采用型材并用自动切割机切割。注意事项：（1）模壁的厚度为材料厚度的1.5倍以上；（2）冷冲压或切割后，应去毛刺，并经300保温3h的退火处理。（3）冲模材料选用T10A高碳钢，采用箱式炉800。C保温5min，出炉油冷2h后回火，并在次油冷的热处理工艺，冲模的硬度以HRC5557为宜。（4）模内废料向下排出。（5）脱料板的硬度应与冲模的硬度相同，并有适当的配合间隙。2）装环分磁环是磁轭机械寿命的薄弱环节。分磁环处在重复冲击力作用下易于产生疲劳断裂，因此分磁环必须紧固于叠片极槽中，并将其粘牢。通用的粘环工艺有高温环氧树脂粘接和室温硅橡胶粘接两种。粘接前，应用汽油或丙酮等有机溶剂将压好分磁环的叠片极槽清洗干净，并风干，以保证粘接质量。（1）高温环氧树脂粘接：准备：用铜丝刷蘸汽油或丙酮等有机溶剂将极槽和分磁环胶粘部分的铁锈及油污刷干净，并风干。预热：将铁心放入烘箱内预热至60100，保温1020min，以去处铁心中残留的水气，保证涂胶时流淌均匀。涂胶：手工或用压注器将调配好的粘接济涂布于铁心极槽内及分磁环两外侧，室温自然晾干。固化：粘接晾干后的铁心放入烘箱或转动式烘炉呢，加热至200并保温0.51h固化干燥。高温环氧树脂粘接工艺存在下列缺点：a调配方法复杂，调配后的粘结剂又必须在一定时间用完。b粘接前后铁心均需加热烘干，效率低、能耗大、成本高。c粘结剂含有毒性物质，高温固化时易于挥发，造成环境污染。d固化温度过高或时间过长时凝成脆性体，耐冲击性差，分磁环易于松动和断裂。（2）室温硅橡胶粘接：室温固化环氧树脂粘接剂是由环氧树脂和固化剂组成的双组分粘结剂。粘结剂时是将树脂和固化剂按规定比例混匀，在室温下直接使用，自然固化。准备 用铜丝刷蘸汽油或丙酮等有机溶剂将极槽和分磁环胶粘部位的铁锈及油污刷干净，并风干。涂胶 手工或用压注器将调配好的粘接剂涂布于铁心极槽内及分磁环两外侧，室温自然晾干。硅橡胶粘结所用的材料为南大703、GD402、GD404 GD405等。粘结时在室温下将硅橡胶粘结剂覆于极槽及分磁环两侧，经较短时间（15180min，视所用胶的种类而异）后即固化。室温硅橡胶粘接的优点是硅橡胶耐高温和耐低温性能好（-100+350），耐老化、有良好的电绝缘性能，无毒、无臭，操作方便，被日益广泛采用。这里，根据图纸的要求，短路环用703胶合剂粘结，因此选用第二种方法（胶合前局部去油）。3）提高短路环寿命的几项措施（1）紧固分磁环 将分磁环压入铁心极曹后，再将铁心极槽的两侧壁压塌，包容分磁环，并在分磁环两端悬伸部分与铆钉头之间涂布粘接剂，使分磁环紧固，以提高分磁环的寿命，同时也节省粘接剂，减少极面磨削时环境的污染。（2）采用悬挂式分磁环 采用悬挂式分磁环具有以下的优点：a上下两边垂直布置，宽边受力，克服了分磁环在槽口断裂现象。b分磁环包围极面增加，有利于提高最小吸力。c极面只开一条槽，铁心极面的碰撞面积增加增加三分之一左右，可提高机械寿命。（3）采用喷丸工艺 采用喷丸工艺可以改变分磁环表面应力状态及组织结构，提高表面硬度和疲劳强度，从而提高分磁环的机械寿命。3.3.6极面加工铁心极面的平面度是衡量铁心质量的一个重要指标。极面不平不仅使产品吸合时噪声过大，还将导致铁心吸和的极面接触不良、加速极面磨损，气隙很快消失，严重影响开关电器的机械寿命。为了保证铁心正常吸合与释放，通常要求极面粗糙度为1.6，极面平面度不大于0.015mm。中柱去磁气隙低于两侧边柱极面0.100.15mm（小容量产品取下限）。铁心极面通常采用普通机床进行磨削或铣削加工，先进的加工方法是采用专用加工机床和贯穿式磨床，以提高生产效率和加工质量。所以在此介绍一下专用磨床。1）贯穿式磨床适用于大批量生产（如30万件/日）。若再配以自动上、下料装置和磨削清理装置以及