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低壓電器的發(fā)展及其新技術(shù) 續(xù)

 ?。ㄋ模┈F(xiàn)代設(shè)計技術(shù)應(yīng)用
  影響低壓電器發(fā)展的新技術(shù)包括“現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、智能化技術(shù)、可靠性技術(shù)和測試技術(shù)”等。上述新技術(shù)的應(yīng)用給低壓電器產(chǎn)品的發(fā)展注入了新的活力,引起一場低壓電器產(chǎn)品的“新革命”。
  特別值得一提的是,隨著計算機軟、硬件的迅猛發(fā)展,低壓電器CAD/CAM/CAE日益普及,它使低壓電器設(shè)計與研究跨入了一個新的階段。
  1.電器動態(tài)運動過程建模。長期以來,科研人員一直在對低壓電器動態(tài)運動過程的描述、建模與仿真進行探索,包括操作機構(gòu)的仿真和觸頭運動過程的動態(tài)仿真。西安交通大學(xué)電器教研室能在“限流式斷路器”產(chǎn)品設(shè)計完成后馬上獲得限流系數(shù)并進行優(yōu)化設(shè)計。湖南工程學(xué)院在電磁鐵優(yōu)化設(shè)計上作了一些工作,可利用軟件對交、直流電磁系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計,可減少設(shè)計時間、提高設(shè)計質(zhì)量。河北工業(yè)大學(xué)研制的“電磁式接觸器專家系統(tǒng)可根據(jù)用戶設(shè)計要求在輸入接觸器設(shè)計參數(shù)后,從知識庫中提取相應(yīng)的知識設(shè)計出接觸器各種結(jié)構(gòu)參數(shù),并對其動、靜特性進行分析計算,具有重要的實用價值。
  2.三維計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展。三維計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)集設(shè)計、制造和分析于一身,從零件設(shè)計、裝配直至產(chǎn)品總裝,設(shè)計者都可在計算機屏幕上直接觀察零件裝配中的干涉與碰撞以及開關(guān)電器閉合、分?jǐn)噙^程中運動部件的動作情況及相關(guān)參數(shù)(如觸頭開距、超程等),從而保證了設(shè)計正確性,為低壓電器產(chǎn)品試制跨越模型階段創(chuàng)造了條件。
  設(shè)計人員在產(chǎn)品開發(fā)的任何階段對產(chǎn)品任一處所作的修改都能自動反映到相關(guān)零件的修改。同時,三維軟件系統(tǒng)根據(jù)完成的零件設(shè)計自動轉(zhuǎn)去進行零件模具設(shè)計,從而大大縮短了產(chǎn)品的試制時間,大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,從而以合適的價格不斷向市場推出具有出色功能的產(chǎn)品,并提高企業(yè)的競爭能力。
  3.低壓電器專用計算機應(yīng)用軟件開發(fā)。在建立必須的數(shù)據(jù)、符號、標(biāo)準(zhǔn)件庫的基礎(chǔ)上,重點開發(fā)一批低壓電器的專用分析計算軟件,如電磁系統(tǒng)三維分析計算軟件包、各類低壓電器合閘與分?jǐn)噙^程動態(tài)仿真軟件等。 二、電器制造工藝及新發(fā)展 電器是一種具有電載荷的機械產(chǎn)品,它的主要零部件是金屬材料,它的主要加工工藝是金屬加工工藝,因此,電器制造工業(yè)是屬于機械制造工業(yè)的范疇,是機械工業(yè)的重要組成部分。
  (一)新材料的發(fā)展
  電器制造技術(shù)的發(fā)展以“磁性材料、絕緣材料和電接觸材料”三種特種材料為基礎(chǔ)。
  為提高我國發(fā)電機單機容量,開發(fā)高效節(jié)能的電機、電磁開關(guān)等電工產(chǎn)品的需要,先后研制成功的“高磁感應(yīng)低鐵損冷軋取向硅鋼片、特種硅鋼片、電工純鐵、高磁能稀土永磁”等磁性材料和“聚酰亞胺玻璃纖維塑料、氨基玻璃纖維塑料、酚醛注射塑料、三聚氰胺改性酚醛塑料”等高分子絕緣材料,促進了高低壓電器與儀表更新?lián)Q代產(chǎn)品的開發(fā)研制。由于電接觸材料已成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)發(fā)展不可缺少的重要材料,國外特別重視電接觸復(fù)合材料,其發(fā)展方向主要是“合金多元化、復(fù)合多元化、超小型化和性能綜合化”,如“粒狀強化(粉末冶金)、彌散強化、纖維增強和層狀復(fù)合材料”,其中的“層狀復(fù)合材料”應(yīng)用廣泛。
  目前,我國從事電觸頭材料生產(chǎn)的企業(yè)有60多家,職工總數(shù)約12000人,資產(chǎn)規(guī)模約12億元。經(jīng)過多年的發(fā)展,國內(nèi)低壓電觸頭材料整體發(fā)展水平與國外相差不大,某些品種的低壓電觸頭材料性能已接近或達到國際先進水平,但是在生產(chǎn)工藝研究和產(chǎn)品可靠性方面與國外先進水平相比存在明顯差距,特別是不含有害物質(zhì)的銀金屬氧化物電觸頭材料的差距更大。我國對銀氧化鎘替代品的研究較少,基礎(chǔ)研究近乎空白,技術(shù)儲備嚴(yán)重不足。 歐盟二號指令出臺后,行業(yè)反應(yīng)強烈,企業(yè)感受到了前所未有的壓力。近年來,山東大學(xué)研究者提出的開發(fā)銀基導(dǎo)電陶瓷觸點材料為研究觸點材料體系開辟了新思路,替代品已部分替代了銀氧化鎘材料,但從性能看,與發(fā)達國家仍有較大差距。
  (二)模具工業(yè)發(fā)展
  20世紀(jì)80年代以來,中國模具工業(yè)發(fā)展十分迅速,一直以年約15 %的增速快速發(fā)展,國內(nèi)目前已能生產(chǎn)精度達2μm的精密多工位級進模,工位數(shù)最多已達160個,壽命1億~2億次,但中國模具在許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。
  例如,精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低,CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高,許多先進的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等,特別在大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具技術(shù)上存在明顯差距。
  1.冷沖模技術(shù)。多工位級進模和多功能模具是我國重點發(fā)展的精密模具品種。
  目前,國內(nèi)已可制造具有自動沖切、疊壓、鉚合、計數(shù)、分組、轉(zhuǎn)子鐵芯扭斜和安全保護等功能的鐵芯精密自動疊片多功能模具。
  生產(chǎn)的電機定轉(zhuǎn)子雙回轉(zhuǎn)疊片硬質(zhì)合金級進模的步距精度可達20μm,壽命達到1億次以上。
  2.塑料模具技術(shù)。近年來,塑料模具發(fā)展很快,在國內(nèi)模具工業(yè)產(chǎn)值中塑料模具所占比例不斷擴大。
  在精度方面,塑料尺寸精度可達IT6-7級,型面的粗糙度達到Ra0。05-0。025μm,塑料模使用壽命達100萬次以上。
  3.CAD/CAE/CAM技術(shù)。目前國內(nèi)模具企業(yè)中已有相當(dāng)多的廠家普及了計算機繪圖,并陸續(xù)引進了高檔CAD/CAE/CAM、UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等著名軟件在中國模具工業(yè)應(yīng)用已相當(dāng)廣泛。
  4.快速成形/快速制模技術(shù)??焖俪尚?快速制模技術(shù)在我國得到重視和發(fā)展,許多研究機構(gòu)致力于這方面的研究開發(fā),并不斷取得新成果。清華大學(xué)、華中理工大學(xué)、西安交通大學(xué)和隆源自動成形系統(tǒng)公司等單位都自主研究開發(fā)了快速成形技術(shù)與設(shè)備,生產(chǎn)出分層物體(LOM)、立體光固化(SLA)、熔融沉積(FDM)和選擇性燒結(jié)(SLS)等類型的快速成形設(shè)備。這些設(shè)備已在國內(nèi)應(yīng)用于新產(chǎn)品開發(fā)、精密鑄造和快速制模等方面。
  (三)其他電器工藝的發(fā)展
  國內(nèi)外的電器生產(chǎn)企業(yè)一直致力于提高鐵芯的自動化水平,廣泛采用高速自動壓機多工位連續(xù)沖壓,沖次可達每分鐘200~1200次,送料精度為0101~0. 03mm,采用砂帶磨床加工極面,超聲氣相清洗,采用自動裝鉚機鉚裝鐵芯和裝配短路環(huán)等,生產(chǎn)率可達每分鐘10~20件。開關(guān)柜(屏)的生產(chǎn),引進了各種數(shù)控沖壓中心,能自動更換模具,并配有自動裝卸料裝置和工件傳送機構(gòu),可以采用計算機控制,并能自動編程,實現(xiàn)柜體CAD/CAM集成生產(chǎn)系統(tǒng)。
  線圈和繞組的制造工藝發(fā)展趨勢是提高線圈和繞組的制造質(zhì)量,提高裝備的自動化程度,廣泛應(yīng)用微電子技術(shù)。
  國外的全自動繞線機有12頭~24頭等多種規(guī)格,繞線速度達5000~1800 r/min,可繞線徑為0.05~0.4mm,裝有自動墊層間絕緣、焊引線頭、數(shù)顯匝數(shù)、調(diào)整張力、包裝、傳送等功能。
  采用自粘性高強度漆包線,不需浸漆處理,或用自粘帶做層間絕緣代替浸漆處理,簡化工藝過程。
  用環(huán)氧包封膠包封線圈,可提高機械強度,增強導(dǎo)熱性和防潮性。
  絕緣處理工藝至關(guān)重要,它對包裝產(chǎn)品的電氣絕緣性能有直接關(guān)系,其發(fā)展趨勢是廣泛采用新型絕緣材料和新工藝,提高絕緣件的電氣性能,機械強度和制品的尺寸精度,提高處理設(shè)備的自動化水平和生產(chǎn)率。環(huán)氧樹脂絕緣件在SF6高壓電器中應(yīng)用越來越廣泛。為了保證質(zhì)量,對環(huán)氧樹脂的粘度特性、耐裂特性、機械特性和電器絕緣特性都很重視。對一些大型零件,如盆式絕緣子、大套管等均采用真空澆注,對形狀復(fù)雜的小型零件,均采用真空加壓澆注,即在環(huán)氧注射機上進行。
  隨著真空澆注工藝和設(shè)備的日臻完善,目前仍致力于套管澆注件的質(zhì)量,采用薄膜脫氣攪拌,兩級真空系統(tǒng)等措施。
  工藝過程控制采用數(shù)控技術(shù)
  電器金屬零件防腐處理十分重要,傳統(tǒng)的電鍍工藝大量使用酸堿和重金屬,從而造成酸、堿、重金屬廢水和廢氣對環(huán)境的嚴(yán)重污染。為解決電鍍的污染問題,1972年國外研制成一項表面處理的高新技術(shù),即達克羅(DACROMET)金屬防腐處理技術(shù),它是一種熱固性鋅基鉻酸鹽轉(zhuǎn)化涂層(TCCF),它采用了前處理到涂覆燒結(jié)固化的閉路循環(huán)工藝,改進了大量使用酸堿和重金屬的傳統(tǒng)電鍍工藝,從而了電鍍的嚴(yán)重污染問題,它被稱為“綠色電鍍”。我國機械工業(yè)于1996 年引進此項新技術(shù),以替代污染嚴(yán)重的電鍍鋅、鎘、鋅基合金、磷化、熱浸鋅、粉末機械鍍鋅等工藝。
  自20 世紀(jì)80年代開始,我國低壓電器行業(yè)從國外因引進了大量的先進制造技術(shù),包括鐵心自動生產(chǎn)線,線圈自動生產(chǎn)線,觸頭自動生產(chǎn)線等,同時引進了大量的先進制造設(shè)備,大大提高了我國的低壓電器的制造水平。同時,這些年來低壓電器行業(yè)重新洗牌,一批大型骨干企業(yè)已產(chǎn)生,企業(yè)的技術(shù)投入大大增加,也使得我國的低壓電器制造工藝水平有了較大的發(fā)展。但總體來看,我國的制造工藝水平與國外先進水平還有較大差距,特別是在新材料的開發(fā)和應(yīng)用,精密加工設(shè)備的應(yīng)用,現(xiàn)代技術(shù)制造技術(shù)的應(yīng)用等方面。

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