湖南工程学院毕业设计论文
开关电器是利用铁心的动作带动触头系统实现电路的断开和闭合的，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。磁轭属于运动式铁心的静铁心，它在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，要求磁轭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。
2.4.1磁轭的结构分析
磁轭的结构形式各异，但基本组成相同。常见的叠片式磁轭由心片、分磁环（短路环）、铆钉、夹板等四部分组成。该设计的产品中的磁轭选用叠片式磁轭。
冲制的心片叠合后，用夹板和铆钉紧固，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。夹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，铁心的夹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。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。
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2.4.2磁轭的制造工艺流程：
备 料 冲片 理片 组装铆压 极面加工 分磁环加工 表面加工 清洗 铆钉加工 图2-4 磁轭制造工艺流程图
2.4.3磁轭制造工艺分析
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（1） 冲片
磁轭的叠片采用硅钢片。硅钢片为扎制铁硅合金，铁内掺少量硅可以增大
μ
m值及电阻率，并明显减弱磁老化现象。
磁轭冲片应根据生产批量和工艺装备的条件选用适当的工艺方案组织生产。一般情况下，磁轭冲片可采用普通冲床配置送料装置，进行条料复合冲压。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，要特别注意材料的扎制方向，使磁轭的磁路方向顺着材料的扎制方向，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曲每两米不超过一毫米，以满足自动冲压的需要。在剪切和冲压过程中，由于冲简刃口磨损，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。
（2） 理片
理片方式有人工理片及自动理片两种。前者效率低，已逐渐被淘汰。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，工人只需要用金属棒将一定数量的冲片逐串穿起，再置于专用箱内待用。采用自动理片方式。理片时要保证冲片的认向缺口记号成一条槽，以保证组装磁轭时冲片扎制纹向和毛刺方向一致。检测方法：目测。
（3） 铆钉加工
铆钉应选用冷拉铆螺钢丝，经校直后在冷镦机上按图样要求打帽成型。成型的铆钉一般均需去毛刺，有的铆钉还需要表面磷化或镀锌。穿钉时通常采用机械穿钉方式。
（4） 组装压铆
经叠片、称重、插钉预铆后的磁轭，在液压机上用专用压模压铆。压铆方式双动压铆。所谓双动压铆，就是用两个动力，两次动作，先压紧心片，再压铆钉。压铆后要进行质量检测，即磁轭尺寸和铆钉铆成头应符合图样要求，且应以专用仪器检测磁轭的铆紧程度，即检测磁轭的变形量，当变形量小于0.1mm时表示合
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格，而当变形量大于或等于此值时，其机械寿命减半。还有，压铆背面与极面平行度应符合图样规定。
(5) 装环 A、
分磁环加工
分磁环的材料有：铜、黄铜、铬锆铜。分磁环的结构有：封闭型、半封闭型。加工方法有：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；分磁环一般采用条料经合模冲制而成。
加工分磁环时要注意以下几点：
a、 分磁环的厚度为材料厚度的1.5倍以上；
b、 冲压或切割之后要去毛刺，并经300℃、保持3h的退火处理。 c、 冲模材料可选用T10A高碳钢，并用箱式电炉800℃、保温5min，出炉油冷2h后回火，并再次进行油冷的热处理工艺。冲模硬度以RC55∽57为宜。
d、 模内废料向下排出。
e、 条料板的硬度与冲模硬度相同，并有适当的配合间隙。 B、 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。
a.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60∽100℃，保温10∽20min，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0.5∽1h固化干燥。
b.室温硅橡胶粘接：
准备：与高温环氧树脂粘接法相同。
固化：室温下经15∽180min后即可固化。视所用胶的种类而异。
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选用第二种方法，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。
（6）极面加工
磁轭极面的平面度是衡量磁轭质量的一个重要的指标。极面不平不仅使产品吸合时噪声过大，还将导致磁轭吸合的极面接触不良、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0.10-0.15mm。
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。
（7）清洗
清洗的目的：清除前述各工序加工过程中留在铁心上的油污和杂散微粒，改善铁心的清洁状况，降低铁损，并使添加抗磨油路畅通。
清洗工艺常采用气相清洗、超声气相清洗、喷淋清洗。 （8）极面处理
A、渗抗磨油：抗磨油并非一般的防锈油。同时，要采取适当的工艺方法使抗磨油自然浸润与叠片间，并借毛细作用使油在极面形成一层油膜，且能源源不断渗入补充，使极面始终附有油膜。它能起到防锈，缓冲后降低噪声。
添加抗磨油的工艺有冲片滴油和磁轭滴油两种方法。
a. 冲片滴油：以喷口直径为2mm的滴油器将抗磨油滴在硅钢带上。在进给装置与模具之间装有毛毡刷平器，用以使油膜均匀分布。滴油量控制在每30mm一滴。
b. 磁轭滴油；用滴油器将油滴在清洗后的磁轭背面。滴油量亦控制在每30mm一滴，自然浸润24h。如极面已出现油膜，表明磁轭已可以投入使用。
B、渗氮处理 渗氮处理的设备：用开式气体渗碳炉改装成的气体氮碳共渗炉、制丸机和送料机。 材料：农用尿素及甲醇。 渗氮处理的工艺过程： 升 温装 炉排 气渗 氮排 气冷 却 16
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