軛鐵

軛鐵

軛鐵是?>電磁鐵上的一個可選部件,用來增強電磁線圈的吸合力,將電磁線圈產生的磁力線封閉在內部,提高電磁鐵的效率。

基本介紹

  • 中文名:軛鐵
  • 外文名:Yoke
  • 描述:電磁鐵零部件
  • 套用:提高電磁鐵的效率
  • 學科:物理
概念,套用,工藝設計,

概念

軛鐵是電磁鐵上的零部件之一。一般電磁伺服機構(包括繼電器)的銜鐵也就是被電磁鐵吸引的動鐵芯都位於線圈的中心,不能充分利用電磁線圈的磁能,當加入軛鐵(也就是一個靜止鐵芯)後,軛鐵與銜鐵構成封閉的磁路,將電磁線圈產生的磁力線封閉在內部,使磁能被充分利用,電磁鐵的效率達到最高。
一般有圖中三種形式的軛鐵安裝方法,全包式常用於電磁伺服用電磁鐵以及大型繼電器等場合,半包式則常見於小型繼電器或小型步進電機,空心式有兩種情況,一是銜鐵貫穿線圈中心,即兩端都有伸出的部分,另一種就是如圖上的一個短鐵芯,前者用於特殊結構的電磁伺服機構,比如需要兩個連線軸,而後一種也就是圖上所示的方式常見於電磁槍(CoilGun)中使用。
常見軛鐵形式側剖面圖常見軛鐵形式側剖面圖

套用

S7、S9型等系列低損耗電力變壓器均採用45°全斜接縫無穿孔柱扼圓形等截面鐵心。該型式鐵心比原直接縫鐵心在降低空載損耗方面有顯著效果。但其鐵心高度增加,搭接面積減小,機械強度下降,軛鐵表明呈弧形,使夾緊困難(拉帶夾緊力不平行)。針對上述情況,研製了圓心柱、矩形軛結構的鐵心,並用於S7-100/10變壓器上(見圖1)。
圖1 軛鐵圖1 軛鐵
變壓器採用與S7-100/10等截面相同心柱和相同繞組,軛片寬統一為100 mm,疊厚不變,軛鐵與心柱截面積基本相等。採用圓柱距軛鐵心有如下優點:
(1)降低了鐵心高度。由於原軛鐵最大片寬為120 mm,先片寬統一為100 mm,故鐵心高度降低40 mm,從而降低了變壓器的整體高度。
(2)節省材料,減輕重量。從圖1可見,心柱除最大片寬的第一級外,其餘各級鐵心柱長度均有不同程度縮短。經計算,本規格鐵心淨重可減輕6 kg(3%)。另外由於鐵心高度降低40 mm,油箱高度也相應降低40 mm,可節省變壓器油7.9 kg(6%),箱壁鋼板減輕2.5 kg(5%),整台變壓器減輕17 kg(2.77%),總成本下降1.2%。
(3)簡化夾緊裝置,增強機械強度。矩形軛鐵表面平整,取消拉帶改用螺桿直接拉緊,其拉緊力大大加強,同時,矩形軛鐵和夾件的接觸面比圓形軛鐵時大。
(4)外形美觀,工藝簡單。矩形軛鐵上下表面呈平面,整齊美觀,免去了繞組端部呈樓梯級狀的絕緣墊件,簡化了工藝,且疊片及繞組套裝後修整方便,提高了效率。

工藝設計

軛鐵製件材料薄、外形尺寸小且精度要求較高,在綜合考慮零件加工的工藝方案,生產批量等問題後,確定採用沖孔落料複合模加折彎工序,模架等零件選用國家標準。力求做到模具結構精簡,工藝成本低且實施可靠、滿足生產需求。
設計要求
設計該零件的複合模,製件為電磁繼電器的軛鐵,材料為DT4E純鐵板,厚度2 mm,中等批量生產,如圖2所示。
圖 1 製件圖圖 1 製件圖
零件的工藝性分析
1)零件的工藝性分析
(1)分析其使用場合。該製件是電磁繼電器的軛鐵;
(2)分析其尺寸精度工藝性。彎曲件的尺寸精度較高,為保證彎曲角 90°±30′,需增加一道校正彎曲;
圖3 方案工序圖圖3 方案工序圖
(3)分析其結構工藝性。該彎曲件彎曲線兩側形狀不對稱,彎曲時應注意可能產生偏移,好在較長邊有一 準30+0.1圓孔,較短邊有尺寸20±0.1凸肩,這些都有利於能採取措施防止偏移。綜合上述分析,可判定該製件可以用沖裁和彎曲加工成形。
2)衝壓工藝方案的確定
經綜合分析論證確定衝壓工藝方案為沖孔、落料複合—壓彎—校正彎曲。此方案生產效率、材料利用率高,模具製造成本低,製件平整,尺寸精度高,適合於中批量生產。方案工序參見圖3。
沖孔落料複合模具工藝與設計計算
(1)排樣方式的確定及其計算該彎曲件最大外形尺寸為 26.9×20,屬小衝壓件,所以可以考慮對排排樣(單凸模、翻轉條料、往復送料),以提高材料利用率。
(2)壓力中心的確定及相關計算為了保證壓力機模具的正常工作,應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線重合,經計算該製件的壓力中心在(0,16.2)處。
(3)凸凹模刃口尺寸計算該沖裁件屬異形件,適宜採用電火花線切割加工,所以應採用單配加工法計算凸模、凹模的工作部分尺寸,凸凹模由凸模和凹模的實際尺寸按間隙配作。沖裁件上未注公差尺寸(2-R3)按 GB/T 1804-f,有Zmin=0.22 mm,Zmax=0.26 mm;磨損係數 X=1。該製件準φ3+0.10 尺寸為沖孔,其餘各尺寸均為落料。沖孔凸模工作部分尺寸dt=(3+1×0.1)0-1/4×0.1=3.10-0.025。凸凹模外形、內孔工作部分尺寸分別與凹模、凸模實際尺寸按 0.22 mm 雙面間隙配作。
(4)模架的尺寸和結構形式按沖裁件大小,可確定凹模外形尺寸為 80 mm×63 mm,根據凹模外形尺寸選擇中間導柱導套模架。
彎曲模的設計
(1)彎曲件的工藝性
該製件是典型 V 形彎曲件,由於 DT4E 純鐵板的材料力學性能與 Q215 相近,製件彎曲半徑大於該種材料的最小彎曲半徑(當彎曲線與軋制方向垂直時),且彎曲線遠離尺寸突變處。該彎曲件彎曲線兩側形狀不對稱,彎曲時應注意可能產生偏移,好在較長邊有一準φ3+0.10圓孔,較短邊有尺寸 20±0.1 凸肩,這些都有利於能採取措施防止偏移。
(2)模具結構方案的確定
對於 V 形彎曲模,有 2 種方案:
①帶有頂件板及定位銷的彎曲模,由於有頂件板及定位銷,可以防止彎曲時坯料的滑動,它得到較高的彎曲精度的工件,邊長公差可達±0.1 mm,這是其他形式的彎曲模所達不到的;
圖 4 彎曲模結構圖 4 彎曲模結構
②帶校正作用的 V 形彎曲模,由於凹模和壓料板的工作面有一定傾斜角,因此豎直邊能得到一定的校正。
綜合考慮製件的彎曲精度要求以及主要需要解決的問題,選擇第1種方案,彎曲模結構如圖 4所示。

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