变压器外壳的设计与加工

1、目录第1章 变压器相关知识介绍31.1 变压器的原理31.2 变压器的组成31.3 变压器的种类3第2章 塑件分析及注塑机选定42.1塑件图如下42.2根据塑件工艺确定设计思路4第3章 模具设计63.1主流道设计63.2定模设计63.3支撑板设计93.4排溢系统设计93.5推出机构设计93.6合模导向机构设计113.7内型腔设计计算123.8推杆设计163.9温控系统设计17结论19致谢19变压器外壳的设计与加工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

2、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 m ,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

3、，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

4、)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

5、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，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5060，对光泽而热

6、塑件模温取6080，用柱塞式注射机成型时， 料温180230注射机压力（10001400）105P 2.塑件体积V=3838936368224+0.51517=2610.07材料ABS 1=0.100% 2=0.200%=0.15% 比 重： 1.031.07拉伸强度： 27.655.2刚 度： 1.383.45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： =1050 kg/ m2 塑件质量： m=v=10501032610.071/10-9=2.791 g3、模具用钢选用45# 热处理正火 规格25b600 s355H

7、RCHB (149127) E=热导入率 1949.8 w/m.k4、 塑料冷却时间水冷：40 =9.285、 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XSZS22型柱塞式注射机 参数如下： 额定注射量： 200 cm3 柱塞 直径： 202 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

8、尺寸： 250250 mm拉料 空间： 235 合模 方式： 液压7、模具厚度确定HminHHmax绘制图 校核 H=155 符合8、开模距确定SmaxS=H1+H2+510=35+9=50 mm 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

9、3-1 主流道W=（117.9384/32.20.41060.2）1/3=4.814 mm型腔冷却计算：A=Gi/3600（1000v）0.8/d0.2（TWTG）（m2）水管直径为10 长： 180 mm查表 值： 10.05热 焰： J/kg模具温度： 60冷却水温取天然火： 20流速为： 510-5 m/s冷却水总热面积： A=0.75所需 水管长度：L=Gi/3600（1000vd）0.8（TWTQ）m3.2定模设计a 确定型腔数考虑效率初步采用一模四腔确定锁模力，成型面积校核塑件整件表面积：4S=43838 mm2x面积：S=S+S流=4100+5768 =6168 mm2取6200

10、 mm2 小于90 cm2又注射量校核单个塑件体积： V=2610.07 cm3V1=42610.07=10440.14V= V1rV流=41002+10440.14+435=11810.120 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）1/3B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

11、180 mm 符合温度校核水管长： 0.18 m图3-2 定模1图3-3定模23.3支撑板设计1.板厚校核：W= （5PBD4/32E7Z）1/3B= 36 P= 117MpB= 45（） T= 180D= 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：0.030.052）、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

12、杆将推板推出，推杆分布均匀，使其受力均匀 4. 合模由推板复位，正确复位脱模力计算Fx=0Ft+FbSin=FCosFb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；型芯的脱模斜度。又 F=Fb于是 Ft=Ap（CosSin）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(cos-sin)式中：为塑料对钢的摩擦系数，约为0.10.3； 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2.43.9107Pa;模内冷却的塑件p约取0.81.2107Pa。所以:经计算，A=0.75 ,取0.2,p取2

13、.5107Pa,取=45。 Ft=750010-62.5107(0.2cos45-sin45)=605.176107Pa 图3-4图3-5图3-63.6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

14、，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、导套尽量采用标准结构定位采用定位销10 导柱：采用10 12如下图示：图3-73.7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。s=(Smax-Smin)制品尺寸s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。

15、 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 z=/3ABS收缩率 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 Cmz/2 =（1+0.15%）24z/2 =24.130.085 Cmz/2 =（1+0.15%）15z/2 =

16、14.2450.085图3-8ABS属中粘度塑料 0.05塑料尺寸 38属于1050中 =40/3（1+i） 取中等 =0.2613（1+0.26） =0.069 取 0.07图3-9图3-102、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

17、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：按强度计算： 按刚度计算： 按刚度计算：凸模、型芯计算公式：按强度计算：按刚度计算：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（MPa）取值范围5070；E 材料的弹性模量（MPa）查得2.06105；p 材料的许用应力（MPa）查得176.5； u

18、 材料的泊松比 查表得0.025；p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12推杆（如下图）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1215mm.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/Lw 冷却水道总长度 Aw 热传导面积 Dw 冷却水道直径根据模具结构要求，冷却水道长度5冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置