塑料模具課程設(shè)計(jì)及塑料五金制品廠供配電系統(tǒng)電氣部分初步設(shè)計(jì)

PAGE目錄第一章：塑件工藝分析一．塑件工藝性分析……………………1二．塑件的材料分析……………………1三．塑件的尺寸精度和結(jié)構(gòu)分析………2四．塑件的表面質(zhì)量分析………………3五．塑件的結(jié)構(gòu)分析……………………3第二章：注射機(jī)型號(hào)的確定……………4一．按預(yù)選型腔來選擇注射機(jī)………6第三章：模具結(jié)構(gòu)方案的確定………9一．分型面的選擇……………………9二．型腔數(shù)目的確定及排列…………10三．初步設(shè)計(jì)主流道及分流道………11四．確定澆口形式及方位……………13五．選擇模架…………14六．模具材料的選擇………………V…14七．校核注塑機(jī)………………………15八．冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………………18九．排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………………19十．導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)………20十一.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………21十二．按要求繪制裝配圖……………22

第一章：塑件工藝分析一．塑件工藝性分析=1\*GB4㈠塑件如圖1所示，材料為聚丙烯（PP）。該塑件尺寸小，精度高，要求表面平整，無收縮凹痕、無黑點(diǎn)、顏色均勻一致等缺陷。塑件中心處有一個(gè)?12的孔，環(huán)繞中心軸且距中心軸為30mm的位置有四個(gè)?6的孔，其對(duì)稱度小于0.05mm，該塑件結(jié)構(gòu)簡單，無需抽芯機(jī)構(gòu)。圖1二．塑件的材料分析關(guān)于PP材料的介紹：全名:聚丙烯英文名稱:Polypropylene比重:0.9-0.91克/立方厘米成型收縮率:1.0-2.5%成型溫度：160-220℃PP為結(jié)晶型高聚物，常用塑料中PP最輕，密度僅為0.91g/cm3（比水?。Ｍㄓ盟芰现?，PP的耐熱性最好，其熱變形溫度為80-100℃，能在沸水中煮。PP有良好的耐應(yīng)力開裂性，有很高的彎曲疲勞壽命，俗稱“百折膠”。PP的綜合性能優(yōu)于PE料。PP產(chǎn)品質(zhì)輕、韌性好、耐化學(xué)性好。PP的缺點(diǎn)：尺寸精度低、剛性不足、耐候性差、易產(chǎn)生“銅害”日常生活中，常用的保鮮盒就是由PP材料制成。成型特性：1.結(jié)晶料,吸濕性小,易發(fā)生融體破裂,長期與熱金屬接觸易分解.2.流動(dòng)性好,但收縮范圍及收縮值大,易發(fā)生縮孔.凹痕,變形.3.冷卻速度快,澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱,并注意控制成型溫度.料溫低溫高壓時(shí)容易取向,模具溫度低于50度時(shí),塑件不光滑,易產(chǎn)生熔接不良,流痕,90度以上易發(fā)生翹曲變形4.塑料壁厚須均勻,避免缺膠,尖角,以防應(yīng)力集中.PP的工藝特點(diǎn)PP在熔融溫度下有較好的流動(dòng)性，成型性能好，PP在加工上有兩個(gè)特點(diǎn)：其一：PP熔體的粘度隨剪切速度的提高而有明顯的下降（受溫度影響較?。?；其二：分子取向程度高而呈現(xiàn)較大的收縮率。PP的加工溫度在200-300℃左右較好，它有良好的熱穩(wěn)定性（分解溫度為310℃），但高溫下（270-300℃三．塑件的尺寸精度結(jié)構(gòu)分析=1\*GB4㈠塑件的尺寸:塑件的總體尺寸受到塑料流動(dòng)性的限制。在一定的設(shè)備和工藝條件下,流動(dòng)性好的塑件可以成型較大尺寸的制品；反之成型出制品尺寸就較小。此外，制品外形尺寸還受到成型設(shè)備的限制。如：注射成型的制品尺寸要受到注塑機(jī)的注射量，鎖模力和模板尺寸的限制；壓縮及傳遞成型的制品尺寸要受到壓力機(jī)噸位及工作面尺寸的限制。PP的流動(dòng)性好，且此制品尺寸較小，符合要求。=2\*GB4㈡制品精度:與金屬零件一樣，塑料制品也有尺寸公差要求，而且影響因素很多，如：模具制造精度及其使用后的磨損程度，塑料收縮率的波動(dòng)，成型工藝條件的變化。塑料制品的形狀，脫模斜度及成型后制品的尺寸變化等，一般適用低精度。PP模塑件公差等級(jí)：標(biāo)注公差尺寸的公差為MT3等級(jí)，未標(biāo)注公差尺寸的公差為MT5等級(jí)。=3\*GB4㈢塑件的表面質(zhì)量分析：塑件的表面質(zhì)量包括粗糙度和光亮度等，塑件的外觀要求越高，表面粗糙值應(yīng)越低。塑件制品的表面狀態(tài)的改善除了成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤，云紋等缺陷外，模具型腔表面的粗糙度起著決定性的作用。有的制品表面要求很高，型腔表面粗糙度要求達(dá)到Ra0.02～0.4um。模具使用中由于型腔磨損而使表面變粗糙，應(yīng)隨時(shí)予以維護(hù)。透明制品要求型腔和型芯的粗糙度相同，不透明制品則應(yīng)根據(jù)情況分別考慮，非配合表面和隱蔽的面可取較大的表面粗糙度，一般模具表面粗糙度要比塑件的要求高１～２級(jí)。還可利用表面粗糙度的差異來使塑件在開模時(shí)留在表面粗糙度較大的型芯上或留在凹模中。應(yīng)指出制件的光亮程度并不完全取決于型腔的表面粗糙度，而和塑件品種有關(guān)，有時(shí)可在原料中加入光亮劑來提高光亮度。與此相反有的制品設(shè)計(jì)時(shí)有意增大塑件表面粗糙度，達(dá)到悶光的效果，或在型腔表面通過放電腐蝕或化學(xué)腐蝕生成均勻的麻紋，更能增加塑件高雅的質(zhì)感。=4\*GB4㈣塑件的尺寸分析:1）該塑件尺寸較小，精度高，為降低成型費(fèi)用，采用一模兩腔。2）為滿足制品表面不留痕跡，無黑點(diǎn)以及表面光潔的要求，采用兩板模和側(cè)進(jìn)膠方式。為了加工方便和便于以后的熱處理，型芯和型腔的部分采用鑲拼結(jié)構(gòu)。四．塑件的表面質(zhì)量分析塑件間的表面粗糙度一般取Ra0.8～0.2um之間，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到外觀的美觀性，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性要求。為滿足美觀性要求，塑件的表面要求比較光滑，取Ra0.4um。五．塑件的結(jié)構(gòu)分析(1)塑件形狀結(jié)構(gòu)合理，可以避免塑件的變形，也便于模塑。(2)塑件的尺寸小，脫模斜度稍小一點(diǎn)。(3)壁厚均勻，不易產(chǎn)生縮孔。(4)加工PP用螺桿式注塑機(jī)進(jìn)行。PP對(duì)缺口很敏感，成型時(shí)尖角處容易出現(xiàn)應(yīng)力集中，降低承受載荷的能力，在受力或沖擊時(shí)易發(fā)生破裂，所以制品外型應(yīng)盡量設(shè)計(jì)得平滑而有規(guī)則，盡量避免尖角。塑件設(shè)有圓角過度，減少應(yīng)力集中?？傊?，塑件的工藝性優(yōu)良。

第二章：注射機(jī)型號(hào)的確定一．按預(yù)選型腔數(shù)來選擇注射機(jī)注射機(jī)型號(hào)主要是根據(jù)塑件的外形尺寸、質(zhì)量大小及型腔的數(shù)量和排列方式來確定的。在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)模具所需用的鎖模力、模具厚度、拉桿間距、安裝固定尺寸以及開模行程等進(jìn)行計(jì)算，這些參數(shù)都與注射機(jī)的有關(guān)性能參數(shù)密切相關(guān)，如果二者不匹配，則模具無法安裝使用。因此，必須對(duì)兩者之間有關(guān)參數(shù)進(jìn)行校核，并通過校核來設(shè)計(jì)模具與選擇注射機(jī)型號(hào)。=1\*GB4㈠模具所需塑料熔體注射量m=nm1+m2=1.6nm1(一般取m2=0.6nm1)式中m一副模具所需塑料的質(zhì)量(g)；n初步選定的型腔數(shù)量；m1單個(gè)塑件的質(zhì)量(g)；m2澆注系統(tǒng)的質(zhì)量(g)。塑料PP(聚丙烯)英文名稱:Polypropylene成型收縮率一般取1.5%,加玻璃纖維增強(qiáng)后，其收縮率變?yōu)?.5%。按照實(shí)體圖a所示塑料件圖所示，似計(jì)算:塑件體積Vs≈36.7cm3查表可知塑件PP密度為0.89~0.91g/cm3，密度可取0.9g/cm3單件塑件重量m1=0.9×36.7g≈33g所以m=1.6nm1=105.6g實(shí)體圖a=2\*GB4㈡塑件和流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積及所需鎖模力A=nA1+A2Fm=(nA1+A2)p型式中A塑件及流道凝料在分型面上的投影面積(mm2)；A1單個(gè)塑件在分型面上的投影面積(mm2)；A2流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積(mm2)；Fm模具所需的鎖模力(N)；p型塑料熔體對(duì)型腔的平均壓力(MPa)。A2=0.35nA1所以A=1.35nA1=1.35×2×5024=13564.8mmFm=(nA1+A2)p型=13564.8×30=406.9KN=3\*GB4㈢注塑機(jī)的初選根據(jù)上面計(jì)算得到的m和Fm值來選擇一種注射機(jī)，注射機(jī)的最大注射量（額定注射量G）和額定鎖模力F應(yīng)滿足G≥m/a=105.6/0.75≈140.8g式中a注射系數(shù)，無定型塑料取0.85，結(jié)晶型塑料取0.75。F〉Fm二．校核注射機(jī)技術(shù)參數(shù)確定型腔和選擇注射機(jī)之后，這種注射機(jī)是否合適，還要對(duì)該機(jī)型的其他技術(shù)參數(shù)進(jìn)行校核。=1\*GB4㈠注射壓力的校核該項(xiàng)工作是校核所選注射機(jī)的額定壓力Pe能否滿足塑件成型時(shí)所需要的注射力P0，塑件成型時(shí)所需要的壓力一般由塑料流動(dòng)性、塑件結(jié)構(gòu)和壁厚以及澆注系統(tǒng)類型等因素所決定，在生產(chǎn)實(shí)踐中其值一般為70MPa～150Mpa。設(shè)計(jì)中要求Pe≥k′P0式中k′注射壓力安全系數(shù)，一般取k′=1.25～1.4。塑料PP所需注射壓力一般為70MPa～120Mpa。所以Pe≥k′P0=87.5MPa～150MPa取Pe≥90MPa=2\*GB4㈡鎖模力的校核鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大加緊力。當(dāng)高壓的塑料熔體充滿型腔是，會(huì)沿鎖模方向產(chǎn)生一個(gè)很大的脹型力。因此，注射機(jī)的鎖模力必須大于該模的脹型力，即F≥k0Ap型式中p型型腔的平均壓力，查表得到；k0鎖模力安全系數(shù)，一般取k0=1.1～1.2。塑料PP所需p型為30Mpa。所以F≥k0Ap型≈406.94～447.64KN=3\*GB4㈢注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸的校核不同型號(hào)的注射機(jī)安裝部位的形狀和尺寸各不相同，設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)對(duì)其相關(guān)尺寸加以校核，以保證模具能順利安裝。需校核的主要內(nèi)容有噴嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大與最小厚度及安裝螺釘孔等。1.噴嘴尺寸。注射機(jī)噴嘴一般為球面，其球面半徑R與相接觸的模具主流道始端凹球面半徑R凹相適應(yīng)，即R凹=R+(1～2)mm（詳見教材主流道設(shè)計(jì)）。2.定位圈尺寸。模具安裝在注射機(jī)上必須使模具中心線與料筒、噴嘴的中心線相重合，定位圈與注射機(jī)固定模板上的定位孔呈間隙配合。定位圈的高度，對(duì)于一般的模具為15mm，對(duì)于隔熱模具或有特殊要求的模具可取到20mm。此外，對(duì)中小型模具一般只在定模座板上設(shè)置定位圈，對(duì)大型模具可在動(dòng)、定模座板上同時(shí)設(shè)置定位圈。3.模具厚度Hm也稱模具閉模高度，必須滿足Hmin〈Hm〈Hmax式中Hmin注射機(jī)允許的最小模具厚度，即動(dòng)定模之間的最小開合距離；Hmax注射機(jī)允許的最大模具厚度。所以Hmin〈451mm〈Hmax。4.模具長、寬尺寸與注射機(jī)拉桿距離關(guān)系。模具安裝有兩種方式，即從注射機(jī)上方直接吊入機(jī)內(nèi)進(jìn)行安裝，或者先吊到側(cè)面再由側(cè)面推入機(jī)內(nèi)安裝，為安裝方便，應(yīng)使模具尺寸與注射機(jī)拉桿間距離（拉桿中心距——拉桿直徑）小于10mm。5.模具與注射機(jī)的安裝關(guān)系。模具的安裝固定形式有壓板式與螺釘式兩種。壓板式安裝靈活而被廣泛采用，而螺釘式需模座上的孔和模板上的孔完全吻合，安裝比較麻煩，但對(duì)于大型模具的安裝，這種安裝安全可靠。=4\*GB4㈣開模行程校核與推出機(jī)構(gòu)的校核開模行程是指從模具中取出塑件所需要的最小開合距離，用H表示，它必須小于注射機(jī)移動(dòng)模板的最大行程S。由于注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)不同，開模行程可按以下兩種情況進(jìn)行校核。（1）對(duì)于單分型面注射模，開模行程H為H=H1+H2+(5～10)mm≤S式中H1推出距離（脫模距離）（mm）；H2包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度（mm）。（2）對(duì)于雙分型面注射模，開模行程H為H=H1+H2+a+(5～10)mm≤S式中a取出澆注系統(tǒng)凝料必需的長度（mm）。2.開模行程與模具厚度有關(guān)。這種情況主要是全液壓式鎖模機(jī)構(gòu)的注射機(jī)（如XS—ZY—250）和機(jī)械鎖模機(jī)構(gòu)的直角式注射機(jī)（如SYS—45、SYS—60等）。其開模行程H應(yīng)小于移動(dòng)模板與固定模板之間的最大距離S減去模具厚度Hm，即H≤S-Hm（1）對(duì)于單分型面注射模Hm≤S-〔H1+H2+(5～10)〕mm（2）對(duì)于雙分型面注射模Hm≤S-〔H1+H2+a+(5～10)〕mm3.模具有側(cè)向抽芯時(shí)的開模行程校核。此時(shí)應(yīng)考慮抽芯距離所增加的開模行程，為完成側(cè)向抽芯距離s所需開模行程為H側(cè)，當(dāng)H側(cè)≤H1+H2時(shí)，仍按上面相應(yīng)的公式計(jì)算開模行程H；當(dāng)H側(cè)≥H1+H2時(shí)，其開模行程H為s>H=H側(cè)+(5～10)mm4.推出行程的校核。各種型號(hào)注射機(jī)的推出裝置和最大推出行程各不相同，設(shè)計(jì)模具時(shí)，推出行程應(yīng)與注射機(jī)相適應(yīng)。對(duì)所選注射機(jī)進(jìn)行精確校核，要待模具的各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)、結(jié)構(gòu)尺寸全部確定之后才可進(jìn)行。所以H=H1+H2+(5～10)mm=65~75mm。根據(jù)以上初步校核，選擇注射機(jī)為XS-ZY-1000，為螺桿式。表XS-ZY-1000的技術(shù)規(guī)范額定注射量（cm3）1000最大成型面積（cm3）1800螺桿直徑（mm）85最大開模行程（mm）700注射壓力（MPa）121模具最大厚度(mm)700注射行程（mm）260模具最小厚度(mm)300螺桿轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）21,27,35,40,45,50,65,83拉桿空間(mm)650×550合模力(KN)4500噴嘴圓弧半徑(mm)18噴嘴孔直徑（mm）3.5第三章：模具結(jié)構(gòu)方案的確定一．分型面的確定如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：1) 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。2) 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模一邊（有的塑件需要定模推出的例外）。3) 便于嵌件的安裝。4) 保證塑件的精度要求。5)不影響塑件的外觀質(zhì)量，尤其是對(duì)外觀有明確要求的塑件，更應(yīng)注意分型面對(duì)外觀的影響。6) 便于模具加工，特別是型腔的加工。7) 盡量減小塑件在合模平面上的投影面積，以減小所需鎖模力。8) 有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)置。9) 長型芯應(yīng)置于開模方向。圖b如圖b是一個(gè)簡單的塑件，不需要設(shè)置任何側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，考慮到型芯的強(qiáng)度，把型芯放在前模，塑件的內(nèi)表面放鑲嵌件，安裝在后模上。二.型腔數(shù)量的確定及排列該件采用一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式，所以澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量采用從主流道到各個(gè)型腔分流道的形狀及尺寸相同的設(shè)計(jì)，即型腔平衡式布置的形式，如圖c所示圖c三.初步設(shè)計(jì)主流道及分流道=1\*GB4㈠主流道形式及位置主流道的結(jié)構(gòu)1.整體式主流道這是一種最簡單的主流道模式，是在定模板有整體構(gòu)成中加工而成，其加工最簡單，多適用于簡單模具。2.組合式主流道如果定模是由兩塊模板組成，主流道也可在兩塊模板上分別加工，再組合在一起而成，此形式簡單，但要注意保證其同軸度。3.襯套式主道這是目前最常用的主流道結(jié)構(gòu)，是以澆口套的形式鑲于模板中，適用于所有注塑模具，這種形式，便于加工、拆卸和熱處理主流道的設(shè)計(jì)原則：為便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料，主流道多設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐度角為2～4度，對(duì)流動(dòng)性差的熔料，錐角可取3～6度。主流道大端呈圓角，其半徑常取r為1～3㎜，以減少熔料轉(zhuǎn)向過度時(shí)的阻力主流道的長度應(yīng)盡可能短，否則會(huì)使主流道的凝料增多，壓力損失加大，熔料降溫時(shí)過多而影響成型，主流道的長度應(yīng)小于60㎜為了使熔融塑料能從噴嘴處完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使主流道與注塑機(jī)的噴嘴緊密對(duì)接，其對(duì)接處常設(shè)計(jì)成半球形凹坑，其半徑略大于噴嘴頭半徑主流道的表面應(yīng)加工盡量光滑，避免留有影響塑料流動(dòng)和脫模的尖角毛刺對(duì)于流動(dòng)性好的塑料，如PE等，主流道的尺寸可小些，而對(duì)于流動(dòng)性差的塑料，如PC、PS等，主流道的尺寸應(yīng)大些根據(jù)以上原則，初步將主流道設(shè)計(jì)成圓錐型，其錐角度數(shù)為2o～6o。內(nèi)壁粗糙度Ra為0.4m。分流道截面設(shè)計(jì)成圓錐截面，加工容易，且熱量損失與壓力損失不大，為常用形狀。=2\*GB4㈡分流道的設(shè)計(jì)分流道主要對(duì)進(jìn)入模具的熔料起分流作用，多型腔的模具一定要設(shè)置分流道，若是單腔成型大型塑件，如采用多澆口進(jìn)料，也需要設(shè)置分流道。1.影響分流道設(shè)計(jì)的因素：制品的幾何形狀、壁厚、尺寸大小及尺寸的穩(wěn)定性、內(nèi)在質(zhì)量及外觀質(zhì)量要求塑料的種類、亦即塑料的流動(dòng)性、熔融溫度與熔融溫度區(qū)間、固化溫度以及收縮率注射機(jī)的壓力、加熱溫度及注射速度主流道及分流道的拉料及脫落方式型腔的布置、澆口位置及澆口形式的選擇2.分流道的設(shè)計(jì)原則：熔體應(yīng)以最短的路徑、最小的熱量和壓力損失，快速射入型腔；熔料從各個(gè)澆口進(jìn)入型腔的溫度和壓力相同，以保證各型腔中制品的收縮率相同；分流道的轉(zhuǎn)折處應(yīng)以圓弧過渡，與澆口的連接處應(yīng)加工成斜面，以利熔料的流動(dòng)；在保證足夠的注射壓力時(shí)，分流道的截面和長度應(yīng)盡量取最小值；盡量保證各型腔同時(shí)充滿，并均衡的補(bǔ)料，以保證同模各塑件的性能、尺寸盡可能一致；各型腔之間距離恰當(dāng)，應(yīng)有足夠的空間排布冷卻水道、螺釘?shù)?，并有足夠的截面積承受注射壓力；型腔和澆注系統(tǒng)投影面積的重心應(yīng)盡量接近注塑機(jī)鎖模力的中心，一般在模板的中心上。3.分流道的截面形狀常用的截面形狀有圓形、U形、梯形、矩形等。在選擇截面形狀時(shí)，要綜合考慮熱量損失、流動(dòng)阻力、加工難道等幾方面的因素。熔料在流道中流動(dòng)時(shí)，與模具接觸的塑料冷凝固化，起絕熱作用，熔料僅在流道中心流動(dòng)，因此，分流道的理想狀態(tài)是其中心線與澆口中心線位于同一直線上。比表面積：單位體積所具有的表面積，約等于斷面周長與斷面面積之比。比表面積越分流道直徑：在此PP采用圓形斷面分流道分流道截面尺寸的確定。分流道截面尺寸越小，熱損失越少，流動(dòng)阻力也越小。圖d圓型截面分流道的直徑可根據(jù)塑件的流動(dòng)性等因素來確定。該塑件采用PP料，流動(dòng)性較好。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式分流道的直徑d可取3～6mm。設(shè)計(jì)如圖d所示四.確定澆口形式及位置澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小的部分，但同時(shí)又是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位。澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件性能和質(zhì)量影響很大。澆口作用是使來自流道的熔融塑料以較快速度進(jìn)入并充滿型腔。澆口的設(shè)計(jì)與塑件的形狀、截面尺寸、模具結(jié)構(gòu)、注射工藝參數(shù)及塑料各方面性能等因素有關(guān)。澆口若設(shè)計(jì)不合理會(huì)造成塑件的各種質(zhì)量缺陷，如憋（困）氣、收縮、銀絲（夾水紋）、分解、波紋、變形等。一般而言，澆口截面尺寸宜小些。小澆口可以增加塑料熔體流速，并且料流經(jīng)過小澆口時(shí)產(chǎn)生很大摩擦熱而使料溫升高，降低表觀黏度，有利充填。另外小澆口固化快不會(huì)產(chǎn)生過量收縮而降低塑件內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)可縮短注射成型周期，便于澆口去除。為了提高成型效率，采用側(cè)澆口，并避開制品高光亮區(qū)域。澆口尺寸及位置如圖c所示。主流道上端直徑取3mm，斜度為1°查上表側(cè)澆口尺寸的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式得：H=1.5°，B°=5°，C°=5°，A°=10°，B=3mm，L=2.2mm五.選用模架根據(jù)以上計(jì)算以及型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。查表選用：FCI-3345-A130-B110-C150定模板厚度：A=130mm動(dòng)模板厚度：B=110mm方鐵厚度：C=150mm模具厚度：H模=61+A+B+C=（61+130+110+150）mm=451mm模具外形尺寸：330mm×450mm×451mm六．模具材料的選擇現(xiàn)有的模具模架已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，主要采用45號(hào)鋼。所以在模具材料的選擇時(shí)主要是根據(jù)制品的特性，和使用要求選擇合理的型腔和型芯材料。如何合理的選擇模具鋼，是關(guān)系到模具質(zhì)量的前提條件，如果選材不當(dāng)，浪費(fèi)錢，時(shí)間。在選擇模具鋼時(shí)，首先必須考慮材料的使用性能和工藝性能。從使用性能考慮：硬度是主要指標(biāo)之一。模具在高應(yīng)力作用下欲保持尺寸不變，必須有足夠的硬度，當(dāng)承受沖擊載荷時(shí)還要考慮折斷、崩刃問題、所以韌性也是一重要指標(biāo)、耐磨性是覺得模具壽命的重要因素，此外還有紅硬性，抗壓屈服強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和耐疲勞能力的指標(biāo)。從工藝性能考慮：要熱加工工藝好，加工溫度范圍寬，冷加工性能如切削、銑削、拋光等加工性能好，此外還要考慮淬硬性和淬透性、熱處理變形等性能。另外從經(jīng)濟(jì)考慮，要求材料來源廣，價(jià)格低。查手冊(cè)選擇凸凹模的材料是4Cr13，屬馬氏體類型不銹鋼。該鋼機(jī)械加工性能較好，經(jīng)熱處理后，具有優(yōu)良的耐腐蝕性能、拋光性能、較高的強(qiáng)度和耐磨性，適于承受高負(fù)荷、高耐磨及在腐蝕介質(zhì)作用下的塑料模具、透明塑料制品模具等。有關(guān)參數(shù)如下：物理性能：臨界溫度（C）AC1820;AC3:1100;線膨脹系數(shù)：10.5（在20°~100°C）；熱導(dǎo)率：27.6W.（M.K）（在20°C左右）七.校核注射機(jī)=1\*GB4㈠注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核1.鎖模力校核前面第三章已經(jīng)計(jì)算了鎖模力，且滿足要求。2.注射壓力的校核注射壓力是指在注射時(shí)，螺桿或柱塞端面處作用與熔料單位面積上的力。對(duì)于一臺(tái)注塑機(jī)而言，所能達(dá)到的最高注塑壓力是一定值，而注射時(shí)的實(shí)際注射壓力，是由克服熔料流往噴嘴流道和模腔的流動(dòng)阻力所決定的，所以塑件成形所需要的注射壓力應(yīng)小于或等于注射機(jī)的額定注射壓力。注射壓力與塑件的關(guān)系：塑件的形狀、精度、所用原料的不同，其選用的注射壓力也不同，其大致分類如下：1）注射壓力≤70MPa,可用于加工流動(dòng)性好的塑件，且塑件形狀簡單，壁厚較大。2）注射壓力為70～100MPa,可用于加工粘度較底的塑料，且形狀和精度要求一般的塑件。3）注射壓力為100～140MPa,用于加工中高粘度的塑料，且塑件的形狀精度要求一般。4）注射壓力為140～180MPa,用于加工高粘度的塑料，且塑件壁薄、流程長、精度要求高。5）注射壓力＞180MPa，可用于高粘度塑料，塑件為形狀獨(dú)特，精度要求高的精密制品。根據(jù)以上原則并系按《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊(cè)》中式2-57校核Ｐ成≤Ｐ注式中Ｐ成—塑件成型所需要的注射壓力(Mpa)，Ｐ注—所選注射機(jī)的額定注射壓力(Mpa)，根據(jù)第三章中的數(shù)據(jù)可知：Ｐ成≤Ｐ注所以注射機(jī)的注射壓力符合塑件的注射壓力。3.模具的閉合厚度的校核注射機(jī)最大開模行程SS>=H澆+H澆+（5～10）式中H件塑料制品高度（mm）；H澆澆注系統(tǒng)高度（mm）根據(jù)第三章中的數(shù)據(jù)可知滿足要求。4．開模行程和塑件的推出距離的校核(1)推件力的計(jì)算注塑機(jī)的開模行程是有限制的，取出制件所需要的開模距離必須小于注塑機(jī)的最大開模距離。開模距離可分成兩類情況校核。一種是注塑機(jī)最大開模行程與厚度無關(guān)時(shí)的校核，一種是注塑機(jī)最大開模行程與模厚有關(guān)時(shí)的校核。該塑件選擇第一種校核。開模行程可按下式校核：S≥H1+H2+a+5~10（mm）式中H1——塑件脫模（推出距離）距離，mmH2——塑件高度，包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)，mma——取出澆注系統(tǒng)凝料必需的長度，mmS——注塑機(jī)最大的開模（移動(dòng)模板行程），mm所以,H1+H2+5~10=45+10+10mm=65mms>55mm符合要求（2）確定頂出方式及頂桿位置根據(jù)制品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定在制品的圓周上設(shè)置四根普通的圓頂桿，如下圖e所示圖e對(duì)于流道的固化塑料也設(shè)置拉桿并頂出，如下圖f所示。普通的圓形頂桿按GB4169.1—1984選用，均可滿足頂桿的剛度要求。查表可知，選用Ф6mm×230.5mm型號(hào)的圓形頂桿1根,選用Ф6mm×265mm圖f由于制件較小，推出裝置可不設(shè)導(dǎo)向自裝置。八.冷卻系統(tǒng)的設(shè)置冷卻介質(zhì)一般所需傳熱面積的設(shè)計(jì)計(jì)算冷卻介質(zhì)用量的計(jì)算注塑成型時(shí)高溫塑料熔體帶入模具的熱量可計(jì)算如下，塑料制品在固化時(shí)每秒鐘釋放的熱量為：Q1=m′×q=N×m×qm′平均單位時(shí)間（每秒鐘）內(nèi)注入模具塑料質(zhì)量，kg/sq單位質(zhì)量塑料熔體在成型過程中放出的熱量，kJ/kgN每秒鐘注塑次數(shù)m每次注塑塑料質(zhì)量，kg/次q可直接在相關(guān)表中查取。經(jīng)計(jì)算Q1=36kJ/s模具冷卻水單位時(shí)間帶走的熱量Q2Q2=Q1–Qc–QR-QLQc——模具向空氣對(duì)流傳熱QR——模具向空氣輻射傳熱QL——模具通過上下底板向注塑機(jī)傳熱在一般情況下塑料熔體帶入熱量的90%-95%都是通過模具冷卻通道由冷卻介質(zhì)（一般為冷卻水）帶走的，因此在作冷卻水通道設(shè)計(jì)時(shí)可粗略地按照熔體帶入熱全部由冷卻水帶走進(jìn)行計(jì)算，即Q2≈Q1，這在工程計(jì)算中是合理的，所設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)是比較安全的。即Q2≈Q1=36kJ/s。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則管道的直徑一般取d=6～16㎜。管道過細(xì)，加工和清理困難，水垢和鐵銹輝是冷卻效率變壞一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此需定期清理。所以冷卻水道應(yīng)盡量多，截面尺寸應(yīng)盡量大，只要不妨礙模具總體結(jié)構(gòu)，管道的孔徑和根數(shù)愈大愈多越好。進(jìn)水和出水的接頭盡可能在模具一側(cè)，并不妨礙注塑操作的方向。冷卻管道的布置應(yīng)以均勻?yàn)榍疤?孔壁與型腔壁的間距H=(1.5～3)d=6~12㎜，孔壁之間間距b=(2.5～4)d=10~16㎜。過大的間距會(huì)使模溫不均勻；過小的間距孔壁承受型腔高壓后，由于彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力及其綜合變形作用，在孔的中央部位會(huì)產(chǎn)生型腔壁的壓塌現(xiàn)象。澆口處應(yīng)加強(qiáng)冷卻，應(yīng)避免接觸塑件的熔接部位。冷卻水道出入口溫差應(yīng)盡量小，應(yīng)控制在5oC以內(nèi)。冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向進(jìn)行從冷卻效果來選用模具材料，常用的鋼的導(dǎo)熱系數(shù)均較低，含碳量和含鉻量越高的鋼種導(dǎo)熱性越差。本設(shè)計(jì)冷卻的對(duì)象是塑件的深度為45㎜。對(duì)凹模部分和凸模部分都應(yīng)該設(shè)置冷卻水道。如圖g為凸模的冷卻水道走法，圖h為凹模的冷卻水道走法?？紤]到塑料PET加玻璃纖維增強(qiáng)后，模具為走模溫模具，所以分別在面板和底板上加了一塊240mm×240mm×5mm的隔熱板，使注射機(jī)上傳給模具的熱量得到減少。九．排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)塑件熔體注入型腔時(shí)，如果型腔內(nèi)有氣體、蒸汽等不能順利地排出，將在制品上形成氣孔、銀絲、灰霧、接縫、表面輪廓不清，型腔不能完全充滿等弊端，同圖g圖h時(shí)還會(huì)因氣體壓縮而產(chǎn)生高溫，引起流動(dòng)前言物料溫度過高，粘度下降，容易從分型面溢出，發(fā)生飛邊，重則灼傷制件，使之產(chǎn)生焦痕。而且型腔內(nèi)氣體壓縮產(chǎn)生的反壓力會(huì)降低充模速度，影響注塑周期和產(chǎn)品質(zhì)量（特別在高速注射時(shí)）。因此設(shè)計(jì)型腔時(shí)必須充分地考慮排氣問題。排氣方式有以下幾種：（1）利用專用排氣槽。（2）利用型芯、鑲件、推桿等的配合間隙；利用分型面上的間隙。（3）對(duì)于大中型、深型腔塑件為了防止塑件在頂出時(shí)造成真空而變形，需設(shè)置進(jìn)氣裝置。開設(shè)排氣槽應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）根據(jù)進(jìn)料口的位置，排氣槽應(yīng)開設(shè)在型腔最后充滿的地方。（2）盡量把排氣槽開設(shè)在模具的分型面上，（3）對(duì)于流速較小的塑料，可利用模具的分型面及零件配合的間隙進(jìn)行排氣。（4）排氣槽的尺寸，要視塑料種類，通常為0.01～0.03。（5）當(dāng)型腔最后充填部位不在分型面上，起附近又無可供排氣的推桿或可活動(dòng)的型芯時(shí)，可在型腔相應(yīng)部位鑲嵌經(jīng)燒結(jié)的金屬塊以供排氣。綜上所述可知，由于制品尺寸較小，利用分型面和推桿、型芯的配合間隙排氣即可。十．導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：承受注塑時(shí)產(chǎn)生的側(cè)壓力;導(dǎo)向、定位。10.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)1）導(dǎo)向零件應(yīng)均勻合理的分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心線至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度，防止壓入導(dǎo)套和導(dǎo)柱后變形。2）該模具采用四根等徑導(dǎo)柱對(duì)稱布置，為了裝模方便，有一根應(yīng)錯(cuò)開一段距離。推板導(dǎo)柱有兩根，對(duì)稱布置。3)導(dǎo)柱安裝在動(dòng)模板上，導(dǎo)套安裝在定模板上。4)合模時(shí)應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免凸模先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致模具損壞，因此導(dǎo)柱應(yīng)高出凸模斷面6~8mm。5)為確保分型面很好的接觸，導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)制有承料槽，如在導(dǎo)套的孔口倒角。10.2導(dǎo)柱和導(dǎo)套設(shè)計(jì)1）導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來確定，應(yīng)保證模具具有足夠的抗彎強(qiáng)度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模架選用?30的導(dǎo)柱和?42的導(dǎo)套。2）導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝形式：導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按H7/f7或H8/f8的間隙配合，導(dǎo)柱的固定部分與模板孔采用H7/k6的過渡配合，導(dǎo)套與模板孔采用H7/k6配合，另一端采用H7/e7的配合鑲?cè)肽０濉?）導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬而耐磨的表面、堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯。多采用低碳鋼淬火處理或碳素工具鋼T8A或T10A經(jīng)淬火處理，導(dǎo)套采用淬火處理的T8A。10.3錐面定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由于導(dǎo)套和導(dǎo)柱之間有配合間隙，不可能精確定位，為了進(jìn)一步提高合模精度，同時(shí)減小導(dǎo)向機(jī)構(gòu)承受的側(cè)壓力和開模時(shí)的磨損，這里增設(shè)了錐面定位機(jī)構(gòu)，錐面定位最大特點(diǎn)：配合間隙為零，大大提高了定位精度。本次設(shè)計(jì)的模具采用的是精定位。十一．成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模是成型塑件外表面的部件，凹模按其結(jié)構(gòu)不同可分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式、大面積鑲嵌組合式和四壁拼合式五種。根據(jù)本塑件的結(jié)構(gòu)，采用整體式，可用電火花加工型腔。用螺絲固定于定模板上。11.2型芯和成型桿的設(shè)計(jì)本塑件較為簡單，模具也較為簡單，型芯采用組合式，臺(tái)肩固定。與型芯組合的模仁用螺絲固定于動(dòng)模板上十二．按要求繪制裝配圖如圖i、圖j和圖k分別為凸模和凹模的及它們的俯視圖技術(shù)要求1．型腔、型芯鑲拼部位保證不溢料；2．分型面保證不溢料；3選用XS-ZY-1000注射機(jī)；4型芯與推管H9/f9配合；5選標(biāo)準(zhǔn)模架FCI-3345-A130-B110-C15圖i圖j結(jié)構(gòu)圖的明細(xì)表33隔水片16*2*91.5STD832導(dǎo)套?30*45T10A231導(dǎo)柱?20*191T10230拉料桿?6*224.535129內(nèi)六角螺絲M8*8035428內(nèi)六角螺絲M5*2065Mn227澆口套?16*110.535126內(nèi)六角螺絲M6*2045225定位環(huán)?16*15T8A224彈簧TL50*25*12535423推桿?6*25835822復(fù)位桿?25*22365Mn421定位件PL5045820內(nèi)六角螺絲M8*5545419鑲塊?80*7835218內(nèi)六角螺絲M10*2645617內(nèi)六角螺絲M8*4035816水路?4Gr12MoV615凹模板330*450*130Gr12MoV114鎖模塊30*12*7035413內(nèi)六角螺絲M6*5035412內(nèi)六角螺絲M14*3435411座板400*450*3055110內(nèi)六角螺絲M10*244549推板210*450*25T8A18支撐柱?30*38*145Q235A87推桿固定板210*450*204516墊塊58*450*1504525凸模板330*450*110354導(dǎo)柱?30*2283543面板400*450*30Q235A12導(dǎo)套?30*1203541內(nèi)六角螺絲M14*34STD6序號(hào)名稱規(guī)格材料數(shù)量電氣與電子信息工程學(xué)院供配電工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：某塑料五金制品廠供配電系統(tǒng)電氣部分初步設(shè)計(jì)供配電工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（4）班級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化①班學(xué)生：學(xué)時(shí)：2周時(shí)間：第11～12周指導(dǎo)教師：一、設(shè)計(jì)題目某塑料五金制品廠供配電系統(tǒng)電氣部分設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)目的及要求通過本課程設(shè)計(jì)：熟悉供配電系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)必須遵循的原則、基本內(nèi)容、設(shè)計(jì)程序、設(shè)計(jì)規(guī)范等，鍛煉工程設(shè)計(jì)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較、工程計(jì)算、工具書使用等能力，并了解供電配電系統(tǒng)前沿技術(shù)及先進(jìn)設(shè)備。要求根據(jù)用戶所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，選擇配變電所主接線方案、高壓配電線路接線方式、高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定車間變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)與容量、類型。最后按要求寫出設(shè)計(jì)說明書，繪出設(shè)計(jì)圖樣。三、設(shè)計(jì)依據(jù)1、總平面圖如附圖。2、負(fù)荷情況該廠由注塑車間、擠出車間、鍛工車間、模具車間、熱處理車間、鉚焊車間、五金裝配車間等組成，主營產(chǎn)品有五金配件、門窗密封膠條、折疊門塑料配件、家私裝飾條、各種擠出異型材、精密注塑加工、代客開模、玻璃墊片等。工廠部分車間負(fù)荷情況見附表。該廠大部分車間為兩班或三班制，年最大有功負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為4800h。該廠屬于二級(jí)負(fù)荷。2、供電電源情況按照工廠與當(dāng)?shù)仉姌I(yè)部門簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由從某35／10kV地區(qū)變電站取得工作電源。該35／10kV地區(qū)變距離本廠約為1km，10kV母線短路數(shù)據(jù)：、。要求該廠：①過電流保護(hù)整定時(shí)間不大于1.0s；②在工廠10kV電源側(cè)進(jìn)行電能計(jì)量；=3\*GB3③功率因數(shù)應(yīng)不低于0.92。3．工廠自然條件年最高氣溫39℃，年平均氣溫23℃，年最低氣溫-5℃,年最熱月平均最高氣溫33℃，年最熱月平均氣溫26℃，年最熱月地下0.8m處平均溫度4．電費(fèi)制度按兩部電價(jià)制交納電費(fèi),基本電價(jià)20元/千伏·安/月，電度電價(jià)0.5元/度。四、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：配變電所的負(fù)荷計(jì)算及無功功率的補(bǔ)償計(jì)算，車間變壓器臺(tái)數(shù)和容量、型式的確定，變配電所主接線方案的選擇，高壓配電線路接線方式的選擇，高低壓配電線路及導(dǎo)線截面選擇，短路計(jì)算和開關(guān)設(shè)備的選擇，繼電保護(hù)的整定計(jì)算*，防雷保護(hù)與接地裝置設(shè)計(jì)*等。編號(hào)廠房名稱設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)備注1注塑車間1890．40．60NO.1車間變電所2備料車間1380．60．503鍛工車間200．40．804模具車間1000．250．655熱處理車間1500．60．76鉚焊車間1800．30．57生活間200．81．08倉庫150．30．59擠出車間4500.50.6NO.2車間變電所10原料庫3500．30．6511包裝材料庫200．30．512成品庫500．30．5013生活間100．8115水泵房200．650．8016五金裝配車間4100.20.75NO.3車間變電所17機(jī)加工車間2300.20.618鍋爐房2000．70．7519試驗(yàn)室1250．250．5020材料庫1100．20．521油泵房150．650．822加油站100．650．8辦公、食堂150．600．60附表：摘要眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。負(fù)荷計(jì)算是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),它決定設(shè)備容量的選用,管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)模以及工程總造價(jià)等,這是技術(shù)人員熟知的事實(shí)。通過負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值，稱為計(jì)算負(fù)荷（calculatedload）。在交流電路中,由電源供給負(fù)載的電功率有兩種；一種是有功功率,一種是無功功率。無功功率比較抽象,它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換,并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。短路電流計(jì)算的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。對(duì)于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計(jì)算短路電流和短路容量。電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中,為滿足預(yù)定的功率傳送和運(yùn)行等要求而設(shè)計(jì)的、表明高壓電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的傳送電能的電路。電路中的高壓電氣設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線路等。它們的連接方式對(duì)供電可靠性、運(yùn)行靈活性及經(jīng)濟(jì)合理性等起著決定性作用。供電系統(tǒng)的電氣設(shè)備主要有斷路器、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)、熔斷器、電抗器、互感器、母線裝置及成套配電設(shè)備等。電氣設(shè)備選擇的一般要求必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下的工作要求，同時(shí)設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運(yùn)行方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。導(dǎo)線和電纜截面的選擇與校驗(yàn)。對(duì)10kV及以下的高壓線路和低壓動(dòng)力線路，通常先按發(fā)熱條件來選擇導(dǎo)線和電纜截面，再校驗(yàn)其電壓損失、機(jī)械強(qiáng)度、短路熱穩(wěn)定等條件關(guān)鍵詞負(fù)荷計(jì)算無功補(bǔ)償短路電流計(jì)算電氣主接線電氣設(shè)備選擇ABSTRACT

Aseveryoneknows,thepowerofmodernindustrialproductionisthemajorsourceofenergyandpower.Powernotonlyeasyfromotherformsofenergyconversionfrom,butalsoeasytoconverttootherformsofenergyusedtosupply;thedistributionofpowertransmissionissimpleandeconomic,andeasytocontrol,regulationandmeasurement,andconducivetotherealizationoftheproductionprocessautomation.Therefore,thepowerinthemodernindustrialproductionandeconomiclifeofthewholewiderangeofapplications.

Loadcalculationisthebasisofdesign,whichdeterminesthechoiceofequipment,capacity,sizeofnetworksystems,aswellasthetotalcostofsuchworks,thisisthefactthatwell-knownandtechnicalpersonnel.Throughtheloadofthestatisticsobtained,theconditionsusedbytheheatsupplysystemtochoosethevariouscomponentsoftheloadvalue,knownasthecalculationofload(calculatedload).

Intheexchangeofcircuits,powersupplyfromtheelectricpowerload,therearetwo;oneistheactivepower,reactivepoweris.Reactivepowerquiteabstract,itisusedforcircuitswiththeexchangeofelectricandmagneticfieldsandelectricalequipmentusedintheestablishmentandmaintenanceoftheelectricpowerfield.

Short-circuitcurrentcalculationisdesignedtocheckthecorrectchoiceandelectricalequipment,aswellasrelayprotectionsettingcalculationdevice.PowerSupplySystemfortheplant,becausethepowersystemasthecapacityofinfinitepower,andshort-circuitisalsorelativelysimple,sogenerallyonlytheuseofimpedanceseriesandparallelcircuitscanbethemethodofJane,toderiveitsequivalenttotalimpedance.Calculatedshort-circuitcurrentandshort-circuitcapacity.

MainElectricalConnectionmainlyinpowerplants,substations,powersystems,isscheduledtomeetthepowertransmissionandoperationalrequirementsandthedesignofthathigh-voltageelectricalequipmenttoconnecttherelationshipbetweenthetransmissionpowerofthecircuit.Circuitinthehigh-voltageelectricequipment,includinggenerators,transformers,busbars,circuitbreakers,isolatingswitch,circuitandsoon.Theirconnectiontothepowersupplyreliability,operationalflexibilityandeconomicrationality,suchasplayadecisiverole.

Electricalequipmentpowersupplysystemmaincircuitbreakers,loadswitches,isolatingswitches,fuses,reactors,transformers,powerdistributionbusbarinstallationsandcompletesetsofequipment.Choiceofelectricalequipmentmustmeetthegeneralrequirementsforacircuitundernormalconditionsandshort-circuitfaultconditionsofworkrequirements,aswellasworkequipmentshouldbesafe,reliable,easyoperation,areasonableinvestmentintheeconomy.

Wireandcablecross-sectionoftheselectionandvalidation.Of10kVandbelowthehigh-voltagelineandlow-voltagepowerlines,theconditionsareusuallychosenaccordingtotheirheatwireandcablecross-section,andthencheckthevoltagelossofmechanicalstrength,thermalstability,suchasshort-circuitconditionsKeywords

Loadreactivepowercompensationofelectricalshort-circuitcurrentcalculationofthemainelectricalequipmentwiringoptions目錄摘要1.前言………………11.1工廠供電的意義和要求……………………11.2選題的背景和意義…………12.負(fù)荷計(jì)算的意義及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算……………22.1負(fù)荷計(jì)算的意義……………22.2參數(shù)的計(jì)算…………………22.3車間負(fù)荷計(jì)算結(jié)果…………33.無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算…………………44.變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類型的選擇……………84.1車間變壓器的選擇原則……………………84.2選擇車間變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類型……85.電氣主接線………………………105.1電氣主接線的意義及重要性………………105.2電氣主接線的設(shè)計(jì)…………106.短路電流的計(jì)算…………………126.1產(chǎn)生短路電流的原因、危害及計(jì)算方法…………………126.2短路電流點(diǎn)的計(jì)算…………127.高、低壓電氣一次設(shè)備的選擇…………………167.1

電氣設(shè)備的選擇對(duì)工廠企業(yè)的意義………167.2

電氣設(shè)備的選擇及其校驗(yàn)理論……………16

7.3

主要設(shè)備的選擇校驗(yàn)………17

7.4

電線電纜的選擇與校驗(yàn)……………………19

8.防雷與接地………………………21

8.1防雷接地的理論基礎(chǔ)………218.2防雷接地的保護(hù)措施………229.小結(jié)………………23參考文獻(xiàn)……………24附錄…………………24黃石理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告PAGEPAGE181前言1.1工廠供電的意義和要求工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。

眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。

在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很?。ǔ娀I(yè)外）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。

因此，做好工廠供電工作對(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義，對(duì)于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。

工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到以下基本要求：

（1）安全在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。

（2）可靠應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性的要求。

（3）優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求

（4）經(jīng)濟(jì)供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。1.2選題的背景和意義本課題應(yīng)用供配電設(shè)計(jì)的基本原則和方法進(jìn)行塑料五金廠供配電系統(tǒng)電氣部分設(shè)計(jì)。通過本課程設(shè)計(jì),培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)、基本技能和專業(yè)知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取新知識(shí)、新技術(shù)和新信息的能力,使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法和思路,學(xué)生能夠理解“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)”的設(shè)計(jì)要求,掌握工廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算和運(yùn)行維護(hù)所必須的基本理論和基本技能。2負(fù)荷計(jì)算的意義及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算2.1負(fù)荷計(jì)算的意義負(fù)荷計(jì)算是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),它決定設(shè)備容量的選用,管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)模以及工程總造價(jià)等,這是技術(shù)人員熟知的事實(shí)。但是近幾年來用估算的方法替代了負(fù)荷計(jì)算,給制定方案、工程審核造成一定的困難。通過負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值，稱為計(jì)算負(fù)荷（calculatedload）2.2參數(shù)的計(jì)算目前，對(duì)工礦企業(yè)的電力負(fù)荷計(jì)算主要采用三種方法：單位容量法、需要系數(shù)法、用系數(shù)法。在本設(shè)計(jì)中采用的是需要系法來進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。（一）一組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷主要計(jì)算公式有：有功計(jì)算負(fù)荷：=(2-1)無功計(jì)算負(fù)荷：=(2-2)視在計(jì)算負(fù)荷：=/(2-3)計(jì)算電流：=/(2-4)式中為用電設(shè)備組的需要系數(shù)值；為用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)；為功率因數(shù)的正切值；為用電設(shè)備組的額定電壓。（二）多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷在確定低壓干線上或低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，可結(jié)合具體情況對(duì)其有功和無功計(jì)算負(fù)荷計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)K∑。圖2-1多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷對(duì)于干線，可取K∑P=0.85-0.95;K∑Q=0.90-0.97對(duì)于低壓母線，由用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)，可取K∑P=0.8-0.9,K∑Q=0.85-0.95。由干線負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)，可取K∑P=0.95,K∑Q=0.97。其計(jì)算公式如下： (2-5)(2-6)由此確定五金廠各車間變電所總的電力負(fù)荷。2.3車間負(fù)荷計(jì)算結(jié)果由該工廠車間負(fù)荷表可確定五金廠各車間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表，分別如下表：表2-1工廠的負(fù)荷情況編號(hào)廠房名稱設(shè)備容量/kW需要系數(shù)kd功率因數(shù)車間變電所代號(hào)1注塑車間1890.40.6STS12備料車間1380.60.53鍛工車間200.40.84模具車間1000.250.655熱處理車間1500.60.76鉚焊車間1800.30.57生活間200.818倉庫150.30.59擠出車間4500.50.6STS210原料庫3500.30.6511包裝材料庫200.30.512成品庫500.30.513生活間100.8114水泵房200.650.815裝配車間4100.20.75STS316機(jī)加工車間2300.20.617鍋爐房2000.70.7518試驗(yàn)室1250.250.519材料庫1100.20.520油泵房150.650.821加油站100.650.822辦公、食堂150.60.6表2-2：各車間變電所負(fù)荷計(jì)算情況某塑料五金制品廠NO.1車間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表編號(hào)廠房名稱Pe(kW)KdcosatanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)1注塑車間18375.6100.55125.8191.192備料車間13382.8143.24165.45251.443鍛工車間5861015.24模具車間1000.250.651.172529.2538.4858.485熱處理間15029091.8128.56195.386鉚焊車間18035493.42107.9163.987生活間200.8101601624.328倉庫34.57.79913.68總計(jì)////355.9472.05/913.67K∑P=0.95;K∑Q=0.970.59/338.11458.52569.70864.79某塑料五金制品廠NO.2車間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表廠房名稱Pe(kW)KdcosatanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)9擠出車間4503225300375569.810原料庫3500.30.651.17105122.85161.61245.6111包裝庫3610.3811.9918.2212成品庫5031525.9529.9745.5513生活間100.81080812.1614水泵房200.650.80.75139.7516.2524.7總計(jì)417468.83916.04K∑P=0.95;K∑Q=0.970.61353.4454.8575.96883.95某塑料五金制品廠NO.3車間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表廠房名稱Pe(kW)KdcosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)15裝配車間4100.20.750.888272.16109.2316616加工車間23034661.1876.54116.3217鍋爐房2000.70.750.88140123.2186.7283.718試驗(yàn)室1331.2554.0662.4494.919材料庫132238.0643.9666.820油泵房150.650.80.759.757.3112.0418.321加油站100.650.80.756.54.888.1312.3622辦公食堂3911.9715.7523.94總計(jì)346.5372.82782.3K∑P=0.95;K∑Q=0.970.67329.18362.37489.56742.983無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算在交流電路中,由電源供給負(fù)載的電功率有兩種；一種是有功功率,一種是無功功率。無功功率比較抽象,它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換,并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。它不對(duì)外作功,而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?。由于它不?duì)外做功,才被稱之為“無功”。無功功率的符號(hào)用Q表示,單位為乏(Var)或千乏(kVar)。從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無功功率,遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要,所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無功補(bǔ)償裝置來補(bǔ)充無功功率,以保證用戶對(duì)無功功率的需要,這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。這就是電網(wǎng)需要裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置的道理。根據(jù)電容器在工廠供電系統(tǒng)中的裝設(shè)位置，有高壓集中補(bǔ)償，低壓成組補(bǔ)償和低壓補(bǔ)償三種方式。由于本設(shè)計(jì)中上級(jí)要求工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.92,而由上面計(jì)算可知=0.6<0.9，因此需要進(jìn)行無功補(bǔ)償。綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進(jìn)行低壓集中補(bǔ)償。以NO1(STS1)車間變電所為例,計(jì)算它的功率補(bǔ)償QN.C=338.11×（tanarccos0.59－tanarccos0.92）kvar=318.66kvar根據(jù)補(bǔ)償柜的規(guī)格要求,初選BCMJ0.4-16-3,每組容量qN.C=16n=QN.C/qN.C=318.66kvar/16kvar=19.9120無功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為： Pc=338.11Qc=(458.52-320)kvar=138.52kvarSc=365.38kV.Acosa=0.925又考慮到變壓器的功率損耗為：(3-1)(3-2)簡化公式有：ΔPT=0.01Sc，ΔQT=0.05Sc(3-3)即：ΔPT=0.01Sc=3.65kWΔQT=0.05Sc=18.27kvar變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為：=+Δ=341.74kW=-QN.C+Δ=156.79kvar=374.42補(bǔ)償后的功率因數(shù)為：Cosφ==0.91各個(gè)車間的補(bǔ)償結(jié)果如下表3-1表3-1功率補(bǔ)償結(jié)果計(jì)算（低壓側(cè)）車間變電所代號(hào)無功功率補(bǔ)償前電容個(gè)數(shù)組無功功率補(bǔ)償后Qc(kvar)Sc(kV.A)功率因素變壓器容量補(bǔ)償容量(kvar)Qc(kvar)Sc(kV.A)功率因素計(jì)算電流(A)STS1458.5569.70.5963032016138.5365.30.92555.1STS2454.8575.90.6163032016134.8378.20.93574.7STS3362.37489.50.6763024012122.3351.20.93533.6由計(jì)算,可以算出在變壓器的高壓側(cè)無功補(bǔ)償后的結(jié)果,見下表3-2表3-2功率補(bǔ)償后結(jié)果（高壓側(cè)）車間變電所代號(hào)△Pt(kW)△Qt(kvar)Pc(kW)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)cosaSTS13.618.3341.74156.79374.4221.610.91STS23.515.5356.90150.25387.2422.360.92STS33.113.9332.30136.24359.1420.700.93考慮到低壓母線的同時(shí)系數(shù)：由式（2-5）(2-6)式及表3-2可確定：補(bǔ)償后總的有功計(jì)算負(fù)荷：=979.08kW總的無功計(jì)算負(fù)荷：=426.52總的視在計(jì)算負(fù)荷：==1067.95kV.ACosφ=/=0.92=/=64.70A由表和計(jì)算可得各變電所折算到高壓側(cè)的功率因數(shù)均大于0.92,整個(gè)工廠的功率因數(shù)為0.92即功率補(bǔ)償?shù)碾娙葸x擇合理,符合本設(shè)計(jì)的要求。按兩部電價(jià)制交納電費(fèi),基本電價(jià)20元/千伏·安/月，電度電價(jià)0.5元/度,該工廠采取補(bǔ)償可節(jié)約能量為△S1+△S2+△S3=（630-500）×3kV.A=390kV.A采取無功補(bǔ)償后該工廠每月可節(jié)約20×390=7800元我國《供電營業(yè)規(guī)則》規(guī)定：容量在100kVA及以上高壓供電用戶,最大負(fù)荷使得功率因數(shù)不得低于0.9，如果達(dá)不到要求，則必須進(jìn)行無功補(bǔ)償。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，可用此功率因數(shù)來確定需要采用無功補(bǔ)償?shù)米畲笕萘?。由兩部電費(fèi)制度可知采用無功補(bǔ)償為工廠節(jié)約了資金。4變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類型的選擇4.1車間變壓器的選擇原則（1）變電所主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇選擇主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)應(yīng)考慮下列原則：應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所。除上述兩種情況外，一般車間變電所宜采用一臺(tái)變壓器。在確定變電所主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余量。（2）變電所主變壓器容量的選擇1）只裝一臺(tái)主變壓器的變電所主變壓器的容量SN.T應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷S30的需要，即SN.T≥S302）裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所每臺(tái)變壓器的容量SN.T應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：①任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，SN.T≥（0.6～0.7）S30②任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，SN.T≥S30（Ⅰ+Ⅱ）4.2選擇車間變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類型1、根據(jù)表4-1選擇變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類型。對(duì)于三個(gè)車間變電站STS1、STS2、STS3的容量分別為：365.3kVA、387.2kVA、351.2kVA。本工廠屬于二級(jí)負(fù)荷但是考慮到相應(yīng)得精進(jìn)基礎(chǔ)和技術(shù)參數(shù)，在節(jié)能和留有余量方面負(fù)荷率為70%-80%，選定三臺(tái)SC（B）10其額定容量為500kVA,從而保證工廠得負(fù)荷正常得運(yùn)行。2、該工廠得自然條件為;年最高氣溫39℃，年平均氣溫23℃，年最低氣溫-5℃,年最熱月平均最高氣溫33℃，年最熱月平均氣溫26℃，年最熱月地下0.8m處平均溫度25℃．主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，年雷暴日數(shù)52。平均海拔22m初步選定變壓器得容量型號(hào)如下表：表4-1車間變電所變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和型號(hào)編號(hào)廠房名稱Sc/kV·A變壓器臺(tái)數(shù)及容量變壓器型號(hào)車間變電所代號(hào)1注塑車間1261×500SC（B）10STS12備料車間165.63鍛工車間104模具車間38.55熱處理車間128.66鉚焊車間1087生活間168倉庫99擠出車間3751×500SC（B）10STS210原料庫161.511包裝材料庫1212成品庫3013生活間814水泵房16.2515五金裝配車間109.31×500SC（B）10STS316機(jī)加工車間76.717鍋爐房186.718試驗(yàn)室62.519材料庫4420油泵房12.221加油站8.1322辦公、食堂155電氣主接線方案選擇5.1電氣主接線的意義及重要性電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中,為滿足預(yù)定的功率傳送和運(yùn)行等要求而設(shè)計(jì)的、表明高壓電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的傳送電能的電路。電路中的高壓電氣設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線路等。它們的連接方式對(duì)供電可靠性、運(yùn)行靈活性及經(jīng)濟(jì)合理性等起著決定性作用。一般在研究主接線方案和運(yùn)行方式時(shí),為了清晰和方便