时间：2023-07-20 16:17:53
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关键词：高压 开关设备 温升产生因素措施和方法
随着我国电力行业的迅猛发展及电网改造的大力实施，高压开关设备的需求量也快速增长。现在产品质量问题和长期运行的可靠性问题也已成为广大用户和电力部门的最为关心的问题之一，而产品的质量和可靠性也只有通过型式试验和实际运行才能得到进一步验证。温升试验是高压开关设备型式试验的一个重要项目，其目的是考核和验证高压开关设备的设计、制造和安装等诸多方面的正确性和合理性。显然，高压开关设备在长期运行过程中，由于长期处于通流状态，导体也会发热，产生大量的热量。而开关设备的制造材料，在长期的高温状态下，就会产生变形及热老化，降低产品的绝缘性能，从而引起产品质量劣化，产品可靠性降低，严重时会引起电气事故，影响正常运行。因此要想降低设备的温升，首先我们就要搞清楚温升产生的根源所在，这样在设计和生产装配过程中才可以有针对性地去设计、考虑。
1 高压开关设备的允许温升和产生因素
1.1 允许最高温度及温升极限
GB／T11022-1999《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》中规定：在温升试验规定的条件下。当周围空气温度不超过40℃时，开关设备任何部分的温升不应该超过表l中规定的温升极限(摘抄)。
1.2温升产生的因素
导体通流后产生电流热效应，导体表面的温度随着时间的推移会不断的升高，直到温度变化在1h内不超过1℃才趋于稳定，此时的表面温度就是导体的温度，单位为℃，而温升是指导体温度超过周围环境温度的这一部分温度，单位为K。从物理学基本公式Q=I2Rt可以知道，在通过的载流量，一定的情况下热量Q和导体本身的电阻R是成正比关系的，再由Q=mCΔT可知。在导体一定即物体的比热容C一定的情况下温度变化ΔT和热量Q也是成正比关系的。也就是说高压开关设备的温升和自身的回路电阻、产生热量的传递效果都是有密切关系的。因此我们要想降低开关设备的温升，就是要降低开关设备的回路电阻，同时促进开关设备内部气体的流通，加快热量的传递。
2 降低温升值的措施和方法
要想降低高压开关设备的温升值就必须从设计、生产装配等各个环节加以考虑，引以重视。实际运行或型式试验的过程中，任何局部过热，都可能对整个柜体的温升产生影响。下面仅从产品结构设计和生产装配工艺方面谈谈降低温升值的措施方法和注意事项。
2.1 产品结构设计方面
(1)当母线穿过柜体隔板时，在柜体结构上应采取隔断磁路的措施(钢板上加缺口，同时选用不导磁材料作机械强度加强)；当母线用金具固定时，金具应选用不导磁材料以避免金具本身形成闭合磁路：
(2)在满足防护等级和机械强度要求的情况下，适当增加通风口的数量，合理设计通风口的位置。在柜体结构设计上尽量给气体形成对流提供条件，加快气体流通，提高热量传递的速度，促进散热；
(3)在大电流柜中增加强制排风，安装电风扇或空调等设备：
(4)母线的选取一定要符合载流量对母线截面积的要求，在同样截面积的情况下尽量选取宽而薄的规格，同时母线安装形式最好设计成竖放，以利于散热；
(5)母线与元器件、以及各元器件之间的连接无论是梅花触头式、还是鸭嘴触头式连接，都要通过合理的设计满足接触压力足够大，接触电阻值小，散热良好的要求。
2.2生产装配方面
(1)母线材质的质量必须符合相关标准要求，不能含有太多杂质，表面不得有明显气孔和缺陷：
(2)在制作母线时，应尽量减少母线的接头数，当弯曲能代替搭接时，宜采用弯曲形式，母线弯曲后不应有裂纹或裂口，母线的接触表面要经过压花、踏平，镀银或搪锡等处理：
(3)母线上涂相序色标颜色(黄、绿、红)，以增强散热效果，在绝缘条件满足的情况下，尽量避免采用热缩套管作相序标识：
(4)不同金属母线连接或母线与电器端子连接时，应采取减少电化腐蚀的措施，如铜铝连接时应垫0.5mm厚的铜锡过渡片，过渡片尺寸应与接触面尺寸相同；
(5)各连接处的连接螺栓必须按要求紧固，连接处的污物必须清理干净，避免接触压力不够。
1 前言 5
2 摘要 7
3 系统详细需求分析 8
3.1 详细功能需求分析 8
3.1.1 MIS分系统的功能需求 8
3.1.2 EDM分系统的功能需求 8
3.1.3 CAD/CAPP分系统的功能需求 9
3.1.4 MFS分系统的功能需求 9
3.1.5 SES分系统的功能需求 10
3.2 信息需求分析 10
3.3 性能需求分析 10
3.4 接口需求分析 11
4 系统总体方案设计 13
4.1 系统组成及逻辑结构 13
4.2 应用系统结构 14
4.3 支撑系统结构 18
4.4 系统集成 20
4.5 系统工作流程 22
5 MIS分系统详细设计 24
5.1 前言 24
5.2 MIS分系详细需求分析 24
5.2.1 功能需求 25
5.2.2 信息需求 27
5.3 MIS分系统总体设计 28
5.3.1 MIS分系统结构设计及子系统划分 28
5.3.2 MIS分系统技术方案 33
5.4 MIS分系统中各子系统详细功能设计 36
5.4.1 经营管理子系统详细功能描述 36
5.4.2 物资管理子系统详细功能描述 36
5.4.3 生产管理子系统详细功能描述 37
5.4.4 质量管理子系统详细功能描述 45
5.4.5 财务管理子系统详细功能描述 46
5.4.6 办公自动化（OA）与人力资源子系统详细功能描述 48
5.4.7 设施管理子系统详细功能描述 49
5.5 MIS分系统界面设计 50
5.5.1 MIS分系统外部的信息界面划分 50
5.5.2 MIS分系统内部的信息界面划分 51
5.5.3 MIS分系统用户界面设计 53
6 CAD/CAPP及EDM分系统详细设计 56
6.1 分系统详细需求分析 56
6.2 分系统结构设计及子系统划分 57
6.2.1 分系统的逻辑体系结构 57
6.2.2 分系统的子系统划分 58
6.3 分系统功能详细设计 58
6.3.1 工程和产品设计子系统 58
6.3.2 零部件设计子系统 59
6.3.3 工艺设计子系统 59
6.3.4 产品技术图档管理子系统 59
6.3.5 项目和任务管理子系统 61
6.3.6 产品结构及零部件装配子系统 63
6.4 分系统界面设计 64
6.4.1 外部界面设计 64
6.4.2 内部界面设计 65
6.4.3 用户界面设计 65
7 MFS分系统详细设计 67
7.1 分系统详细需求分析 67
7.2 分系统结构设计及子系统划分 67
7.3 分系统功能详细设计 68
7.4 分系统界面设计 70
8 信息编码设计 72
8.1 编码原则 72
8.2 信息分类 72
8.3 编码规则 73
8.3.1 单据与文件编码规则 73
8.3.2 人员机构编码规则 73
8.3.3 自制件编码规则 75
8.3.4 原材料编码规则 76
8.3.5 标准件编码规则 76
8.3.6 设备器材编码规则 76
9 数据库系统设计 78
9.1 需求分析 78
9.2 信息模型 78
9.3 数据库设计 79
9.3.1 数据库选型 79
9.3.2 逻辑结构与共享方式设计 79
9.3.3 安全和保密性设计 80
10 网络通信系统设计 81
10.1 FIBOW-CIMS网络设计要求 81
10.2 网络结构设计 81
10.2.1 网络结构选型 81
10.2.2 网络互连设计 82
10.2.3 网络信息载体及硬件配置 83
10.3 网络布局设计 84
10.3.1 网络的物理布局设计 84
10.3.2 光缆敷设 84
10.3.3 验收技术指标 85
10.3.4 其他注意事项 85
10.4 网络操作系统 85
11 关键技术及解决方案 87
11.1 SFCAD等CAD软件与EDM的数据接口 87
11.2 基础数据的采集和信息的分类编码 88
11.3 “面向企业决策者”的综合查询与辅助决策支持功能开发 88
11.4 企业INTRANET的建立及B/S应用模式的开发 89
11.5 EDM工程数据库中BOM到MIS数据库的转换 90
12 系统配置 91
13 工程实施与测试计划 93
14 投资预算 95
15 附录 98
：39000多字
400元
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关键词：树脂材料；结构设计；加强筋；拔模斜度
中图分类号：TQ325文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）12-0020-02
随着社会的发展，不断发展新材料、新技术以适应各种产品结构设计方面的要求，特别是树脂材料的应用以强度好、重量轻、成型性良好而得到大范围的应用，从汽车内饰部件到生活上的细小必需品都离不开树脂材料，特别是在汽车上得到了广泛的应用，目前世界上不少轿车的塑料用量已经超过120千克/辆，个别车型还要高，德国高级轿车的塑料使用量已经达到300千克/辆，国内一些轿车的塑料用量也已经达到200千克/辆，可以预见，随着汽车轻量化进程的加速，塑料在汽车中的应用将更加广泛。作为从事树脂产品设计的人员来讲掌握设计技巧及设计方法相当重要，尤其是结构设计方面，直接影响了产品的成本、品质等。
一、产品避厚的合理性
从产品强度来看，树脂产品壁厚越厚产品强度越好，从产品轻量化来看产品壁厚越薄产品越轻，从成型质量的角度来看，树脂件的壁厚过厚，在成型的过程中会出现冷却不均，容易产生缩水，锁孔等缺陷，壁厚太薄，又会造成素质流动状态不好，进胶困难，从而使型腔不易充满而造成充填不足，综合以上几点来看树脂件的壁厚应尽可能均匀、合理，在需要强度的部位采取增置加强筋，在壁厚过厚处采取局部挖空的结构，不均匀处可采取缓和过渡的形式，使壁厚变得均匀，避免成型过程中产生翘曲变形等缺陷。壁厚的合理性除了影响成型和成品的强度，同时也更有利于制品能够顺利地从模具中脱离出来。
当然在实际设计的过程中，树脂件的种类何其之多，在确定制品的厚度上也要根据不同的材质的各自属性和特点，和此制品的大小规格，适用条件等各方面，再根据以上原则来决定。由于树脂制品已深入生活，在设计壁厚上也有章可循，已经形成了一定的规则，设计过程中可参照这些规则。
二、应力集中问题解决办法
树脂件的结构设计要特别注意避免尖锐棱角的产生，树脂材料始终比较敏感的材料，因此在应力集中的地方会产生微小的裂纹，逐步扩大以致发生断裂，导致制品的损坏。
树脂材料的强度通常较低，避免应力集中最好的方法是改善尖锐棱角部位的结构形式。例如。在尖角部位增加倒角，倒圆角或以平缓的方式过渡。当因结构件功能的需要而不可直接增加倒角，倒圆角时，可通过在尖角处增加局部结构强度，向内掏出圆角的办法降低应力集中，树脂螺纹的牙形应优先采用圆形和梯形，避免三角形、矩形，这样可以减低缺口效应，提高螺纹的承载能力。
三、加强筋结构的设计原则
为了减小产品的平均肉厚，降低产品的重量，以及减少成型过程中的缺陷，通常在需要加强强度的位置设置加强筋的方法来提高产品的强度和刚性，同时也降低成本。在树脂件上设置加强筋，可提高树脂的强度，防止树脂件的翘曲变形，选择恰当的加强筋位置可改善树脂溶液的流动性。
树脂制品上的加强筋形式多种，但设计加强筋一般遵循以下原则：（1）筋的壁厚根据材料不同而不同一般为主体厚度t的0.4倍，最大不超过0.6倍，避免厚筋底冷却时出现凹陷，影响制品的美观；（2）筋之间的间距大于4t，筋的高度低于3t；（3）螺钉柱的加强筋至少低于柱子表面1.0mm；（4）筋的根部要以圆角过度，避免应力集中造成破坏，但谨防圆角过大出现凹陷；（5）加强筋应低于零件表面或分型面至少1.0mm。多条加强筋相交，要注意树脂带来的局部材料堆积问题。其改进方法是：（1）将加强筋错位；（2）加强筋交叉部位设计成空心结构等。
细长的加长筋，如受力，应尽量使其承受拉力，避免承受过大的压力。因为树脂材料的弹性模量很低，容易出现失稳问题。这与我们在进行金属铸件设计时所遵循的优先受压原则相反，需要特别注意。
四、拔模斜度设计
拔模斜度也叫脱模斜度，主要是为了避免树脂件在脱模时由于冷却收缩而对模具产生粘附，摩擦，从而导致其损伤变形，而在树脂件的脱模方向设置的有利脱模角度。
拔模斜度的确定一般遵循以下几个个原则：（1）制品的精度要求越高，拔模斜度越小，这样做相当于减小公差；（2）拔模角度一般取整数；（3）树脂件的外观拔模角取值大于内壁的角度，这有利于成形时脱模；（4）树脂中硬度大的，刚性大的，脱模斜度也应该相应加大；（5）在不影响外观的前提下取较大的拔模角度；（6）制品壁厚也决定了拔模角度的设定，两者成正比。某些材料，如PP、PE等能强行脱模，强行脱模量一般不超过型芯最大面积的5%。
五、依据模具结构考虑树脂件的结构设计
模具在注射生产的工艺装备中是不可代替的，模具内腔的形态是树脂件形状的反映。树脂件结构的难易程度直接影响着模具结构上的复杂变化，为了能使设计的制品批量生产化，结构设计也是至关重要的，当然这也直接影响着模具的设计，从而在做树脂件结构设计的同时，在保证外观和功能的前提下，尽可能地考虑模具的结构，使之简化，利于后期的加工，批量生产，从而节约时间和成本并可以提高产品质量。所以在从事结构设计的工作，还应了解模具设计的基本原理与基本原则
模具设计不合理就能造成产品成型不良，注塑工艺生产产品可能出现的缺陷主要有一下几种：缩痕、熔接痕、气孔、变形、拉毛、顶伤、飞边、成型不足、烧糊等。注塑件设计一般遵循以下原则：（1）充分考虑塑料件的成型工艺性，如流动性；（2）塑料件的形状在保证使用要求的前提下，应有利于充模、排气、补缩；（3）塑料产品设计应充分考虑成型模具的总体结构，特别是抽芯与脱出制品的复杂程度，同时应充分考虑到模具零件的形状及制造工艺，模具零件的强度等，以便使制品有较好的经济性；（4）塑料制品设计主要内容是零件的形状、尺寸、壁厚、孔、圆角、加强筋、螺纹、嵌件、表面粗糙度的设计。
六、从装配的角度考虑树脂件的结构
连接结构问题是产品设计中一个重要的问题。构成产品的各个功能部件需要以各种方式连接固定在一起形成整体，以完成产品的设计功能。满足外观造型设计的产品外壳，通常也是由底盖，主体框架等部件组成，需要连接固定形成一个整体。因此有必要对产品设计中连接结构问题进行探讨。
由于树脂材料的弹性模量小，即材质较软，并且成型工艺与金属不同，树脂件的公差精度比金属件一般来说要低很多。因此，在进行结构设计时应注意这一特性，应避免大尺寸小公差的情况出现。尺寸越大，累积的变形越大，对公差精度的影响也越大。粘接是树脂件常用的装配方式之一。树脂件粘接时应避免粘接界面切忌承受撕扯拉力，因为其抗撕扯能力差，正确的做法是使粘接界面承受剪切力。处于受正拉力状态的粘接强度不及处于受剪力状态的粘接强度，因为处于受正拉力状态的粘接界面在其根部承受撕扯拉力作用；而处于受剪力状态的粘接界面的面积一般大于受正拉力状态的粘接界面的面积所以抗撕扯能力较强。
螺栓连接也是树脂件常用的装配方式之一。由于树脂的强度很低，通常不足以咬紧螺丝，因此在受力较大的情况下，不可将自攻螺丝直接嵌入树脂材质中。另外，平头螺栓连接或铆接式连接应带面积较大的衫板，以增加受力面积。
关键词：变频系统、电力电缆、产品设计
一、概述
变频技术是近年来机电领域的发展方向，变频调速系统的应用越来越普及，与此相对应，对连接调速系统的变频电机及变频控制器的电力电缆、控制电缆也提出了很高的要求，以避免运行中产生高次谐波电流对其他供电、控制回路产生干扰，或受外界电磁信号的干扰。一些行业的设计院已经明确提出了这种要求，并将其作为整个设计结构、生产制造方面做了一些初步的工作，产品也已在许多工程中应用。本文主要介绍了本公司在变频调速专用电力电缆研制和生产的一些情况进行介绍。
二、变频调速专用电力电缆设计制造的技术方案分析
在制定试制方案时，不仅要充分考虑电缆的各种电气性能和物理机械性能，更重要的是重点考虑如何减少高次谐波电流的产生，以及如何控制对其他电路的干扰。
1、脉冲电压的干扰
（1）现象：变频电源的频率调节范围比较宽，但其波形是一个主频率的频宽轮廓，包含了许多高次谐波，幅值也较大。这种谐波必然会波及到电缆，有可能会产生电缆的击穿，而且电缆长度越长，高频谐波电压也越高。但是，如果电缆绝缘耐压水平较高的话，则不会发生电缆的击穿。（2）、对策：如果电缆的结构采用普通的3+1芯，即三根主线和一根地线，这将会使主线和地线产生的干扰和谐波电压不均衡，要使电缆能正常工作，势必需要增加电缆的绝缘水平。若主线芯与地线的位置采用相对称的结构，那么由于导线互换效应及其对称平衡，可将干扰减小到最低水平，采用一半的绝缘水平即可，所以电缆的设计应采用对称的型式。
2、电磁波的干扰
（1）现象：连接变频电机和变频电源的电缆在运行时，若产生电磁波，则将会对周围临近的设备及电缆产生严重的干扰；反之，外界的电磁波也可能对其进行干扰。因此，既要使电缆不产生干扰信号，以减少对外界运行系统的干扰，同时也要提高电缆自身的抗干扰能力，能阻止外界的干扰，这是文帝的两个方面，都是至关重要的。（2）对策：解决上述问的办法是采用对称型结构和增加电缆屏蔽结构。屏蔽结构可采用铜带绕包、铜丝编织或铝塑复合带绕包等型式。屏蔽层的良好接地系统又是抑制电磁波的必要条件，采用铜丝编织结构是较容易事先，而采用其他结构往往需要用专门引出的夹具才能与地线相连。
三、产品设计
1、产品使用环境
（1）额定电压：0.6/1kV。（2）电缆长期允许工作温度为90℃，短路时最高温度为250℃（最长时间持续5秒）。（3）电缆允许最小弯曲半径不小于10倍的电缆成品外径。（4）产品可移动使用。
2、产品特性
（1）阻燃特性：成品电缆应能通过GB/T18380中要求的成束燃烧试验。（2）无卤低烟性能：成品电缆应能通过GB/T17651规定的烟密度测定及IEC754—2中要求的燃烧气体腐蚀性试验。
3、产品的结构设计
分析和研究了国内同行制造变频调速专用电力电缆的经验，制定了产品试制方案。试制方案的重点放在如何减少高次谐波电流分量对其他控制电路的干扰，提高电缆产品的阻燃性能、弯曲性能、耐气候及抗震动性能等。试制了电压等级为0.6/1kV型号为BPESP2R-C变频软电力电缆，规格为3×120+3×70/3 mm2；及3×10+3×6/3mm2两种规格电缆。
平衡各方面利弊后，决定电缆采用三根中性线芯均匀分布在三根动力线芯之间的空隙中，并绞合成缆；然后绕包铜带屏蔽，在铜带屏蔽外编织镀锡铜丝屏蔽，再挤外护套，见图1。
图1
（1）导体
a、材料选择：为了提高电缆导电性能及弯曲性能，选择符合GB/T3953中规定的TR型软圆铜线，其铜线具有非常好的导电率及断裂伸长率。
b、导体结构：该产品是为了满足移动中使用而开发的特种产品，导体结构应选择相对较软的绞合型式，本产品采用了符合GB/T3956中规定的5类软导体结构，该类产品结构广泛应用于矿用移动电缆、通用橡套电缆、船舶用电缆及电气装备用电线电缆领域中，在频繁移动的过程中，可保持很高的结构稳定性，不容易造成电缆绝缘的损伤。例如：120mm2导体采用608根单丝直径为0.5mm的铜丝，经过多次绞合而成，成品导体外径稳定，弯曲后不变形。
（2）绝缘
a、材料选择：普遍用于低压变频电力电缆绝缘材料有交联聚乙烯绝缘材料（XLPE）、乙丙橡皮绝缘材料（EPR）、聚氯乙烯绝缘材料等（PVC），PVC材料具有比较优良的阻燃性能，但由于在高频作用下PVC会产生一定的热量，导致电缆温度升高，而PVC正常工作温度为70℃，无法满足90℃工作温度的要求；XLPE材料具有非常好的电性能，但由于其材料较硬，弯曲性能差，切材料阻燃性能及差，无法满足产品最阻燃特性的要求；EPR是以三元乙丙橡皮为基料，混入一定比例的增塑剂、阻燃剂及硫化剂，产品具有良好的电性能、柔软性能及无卤低烟阻燃性能。故此，确定该产品采用乙丙橡皮绝缘材料。
b、绝缘结构：普通0.6/1kV电力电缆绝缘设计主要根据其所承受的机械性能而确定电缆绝缘层厚度，由于该产品用于变频电力系统，而在高频作用，电缆会产生一定的震动，会加速绝缘老化速度，降低产品的使用寿命，故此选用电压等级为3.6/6kV的绝缘结构设计，此种设计既提高了绝缘的安全性能，又提高了电缆结构的稳定性。
4、产品制造的注意事项
在产品制造过程中要严格控制工艺，绞线尽可能保证导体圆整，线芯绞制时尽量保证按正规排列绞合。严格控制绝缘偏心，火花试验及浸水耐压试验作为例行试验，确保绝缘线芯无缺陷；成缆务必保证线芯圆整，成缆时必须随时调节张力，确保各线芯张力均衡，并选择适当的填充，使产品外观密实圆整。铜带绕包重叠率要达到25%以上，铜带绕包层要保证平整、圆滑铜带不能起褶，严格控制铜带电阻率及铜带厚度，确保屏蔽层电阻。铜丝编织密度不应低于85%，采用卧式32锭编织机，编织密度均匀，不能有缺股断线等现象。
四、产品优势
1、使用寿命。本产品采用3+3芯对称结构设计，更有效平衡了电场，减少了高次谐波的产生，大大的延长了使用寿命。
2、柔软性。本产品采用多股软铜丝绞合，采用乙丙橡皮绝缘，大大的提高了产品的柔软性。
3、屏蔽性能。本产品采用双层屏蔽，并且铜带屏蔽与铜丝编织屏蔽相隔离，充分利用了双层屏蔽效果，从而提高了产品的抗干扰性能，降低了电缆在工作过程中对其他电器元件的干扰。
五、结束语
【关键词】薄壁铸钢件；铸造工艺；裂纹；顺序凝固
0 前言
以我公司生产实际中的几种典型薄壁卷筒铸钢件产品为例，重点阐述薄壁卷筒铸钢件工艺思路和方法，以及对生产过程中常见问题及原因分析。具体解决措施归纳总结如下。
1 薄壁卷筒铸钢件铸造工艺的一般思路
1.1 产品结构及技术条件分析
通常产品零件设计图纸的结构往往与我们希望适合铸造产品结构存在一些矛盾。尤其对于薄壁卷筒铸钢件来说，其产品结构设计如果对铸造工艺不合理，我们可能会花费很多精力和想很多办法去解决由于结构不合理产生的铸造缺陷，往往这些问题最终得不到彻底的解决。我认为，对于薄壁卷筒铸钢的生产，前期的产品结构分析是很重要的，铸造工作者在不影响产品最终使用和其结构强度的情况下，是可以适当与设计者沟通，提出一些结构上的改进和建议。对于薄壁铸钢件来说，其产品结构及技术条件分析一般应着重注意如下一些方面：
1）产品结构尽量避免十字交叉热节和多方向板状结构相交且不容易得到铸件补缩的热节出现，筋板以“T”字交接为宜；
2）产品相邻厚薄悬殊不能太大，厚薄交接应逐渐过渡，不能急剧过渡；
3）对于铸件内腔尺寸过大，而且砂芯不能很好固定的情况，要适当考虑开设工艺孔，这样便于操作，也便于后工序的清砂。
4）产品材质方面，对于薄壁铸钢件来说，最好以中低碳钢和低合金钢为宜，因为这些材质相对来说流动性较好，裂纹倾向小。对于材质裂纹倾向大及合金含量高的的材质产品薄壁产品，要慎重开发，否则前功尽弃。
1.2 分型面的选择、砂芯的设计及型砂的选择薄壁铸钢件多以箱体结构、管状筒体结构居多
为满足其使用强度，往往在这些产品内腔或外型上设计有较多的加强筋板，这就使多数产品在生产时主要以砂芯组合方法生产方式居多，合理的分型方法和砂芯设计对保证产品尺寸和减少裂纹的产生有着重要的作用。一般来说，对于薄壁铸钢件，其分型方法根据不同产品结构而定，但其砂型和砂芯的设计以及型砂的选择要注意如下几方面：
1）砂型、芯设计时要充分考虑其退让性，要尽可能减少铸件收缩阻力，以减少裂纹和变形的产生。对于内腔较大的砂芯可在内腔设计稻草、泡沫等等退让物，也可以做成空心结构。
2）砂型、芯的设计要充分考虑排气措施，特别是被钢水包住的箱体结构内腔砂芯，由于薄壁件产品凝固速度快，型内气体很难在短时间内排出箱外，型芯排气通道一定要保证畅通，从多方向引气。
3）砂芯结构设计要便于操作，尺寸较大的砂芯可分半，分芯面可开设排气道。
4）砂种的选择，我厂铸钢件生产用砂主要以水玻璃石英砂、石灰石砂、树脂砂，铬铁矿砂和覆膜砂为主，也可以结合各种砂的优缺点混合使用。
1.3 浇冒口的设计
铸钢件由于本身的材质决定了其浇注过程流动性差，浇注过程充型困难，其壁厚较薄，凝固过程散热较快，凝固速度比一般的铸钢件快很多，凝固过程不但要满足顺序凝固的原则，而且还要兼顾同时凝固原则，要保证其内在质量，其特殊性决定了浇冒口的设计必须要合理，同时，薄壁件浇注系统设计也十分重要，合理的浇注系统有助于防止裂纹产生、提高产品浇注质量，一般浇冒口的设计除遵循常规的设计原则外，还要注意如下注意事项：
1）冒口尺寸设计要合理，一般满足铸件模数即可，冒口过大，其凝固过程相对缓慢，使冒口附件区域所受到的凝固收缩拉应力较大，铸件容易出现热裂纹。
2）冒口设计位置一般都分布在铸件壁厚相对较厚的部位和筋板交接部位，冒口位置尽量使整个铸件收缩应力分布基本均匀，相邻冒口设计要避免发生收缩应力不一致以造成铸件拉裂。
3）冒口补缩距离比一般铸件的补缩距离远很多，通常可以达到壁厚的10～15倍，壁厚越薄，由于其凝固速度更快，铸件基本趋向同时凝固，这时补缩距离更远。
4）内浇口的开设应注意避开热节集中部位，避免直对铸件壁厚入水，进水口的位置以侧注或底注为宜，设计时可以考虑在浇口处设置冒口，内浇口从冒口进入，再进入铸件，这样可防止浇注冲砂，对浇口位进行有效补缩，防止缩松和裂纹的产生。例如，我公司生产的DQL8030.35斗轮堆取料机中，变幅机构卷筒，设计材料ZG35，该产品尺寸从Φ760×22，长度1200，主要壁厚为，22～30mm为主，浇注系统设计在下部边冒口，浇注质量一直很稳定，加工后砂气孔很少，内浇口位置也没有出现裂纹、缩松缺陷。
5）浇注系统设计应从直浇口到横浇口再到内浇口层层开放，但不适宜太开放，要适当考虑增加一些充型压力，以防止浇不足。
6）对于浇注高度较高，壁厚较薄，为实现铸件的顺序凝固和冒口的有效补缩，可考虑设计阶梯浇注系统，提高顶层冒口高度温度，达到补缩效果。
1.4 冷铁及拉筋的设计
薄壁卷筒铸钢件由于工艺热节分散且数量较多等特点，要靠设计冒口去对每个热节进行补缩是很困难的。因此，与一般铸钢件相比，薄壁铸钢件其裂纹倾向大很多，这些裂纹主要是由于凝固过程铸件收缩不一致，凝固速度不一致，使铸件的一些弧立热节位呈现出缩裂和拉裂，要防止和消除这些裂纹的产生，内外冷铁和筋条设计是必要的有效手段。
1.5 其它一些相关参数的设计
1）伸尺：一般铸钢件的伸尺都是2%，对于收缩过程受阻薄壁铸钢件，其伸尺往往达不到2%，特别是多方向都受阻碍收缩的“口”形状铸件，尺寸偏大的产品工艺缩尺往往在1.5%左右较适宜，对于一些开口铸件，除工艺上设计拉筋之外，同时还要考虑增加一些工艺补正量或调整工艺尺寸去满足缩尺的需求。
2）浇注温度和速度：对于该类型产品浇注过程的控制是很重要，要引起高度重视，浇温和浇速要控制适当，浇温过高或过快，型腔内气体很难排出，浇注过程容易出现发滚，且热裂倾向较大，浇温低或浇速慢，容易出现浇不足、冷隔和产生缩孔，对于薄壁铸钢件浇注温度要比一般铸钢件高一些，浇温在1570～1580℃较适宜，浇速稍快一些，开浇后浇口全开，浇注后期要稍收水，点浇至满，防止浇注过程假满。
2 结论
薄壁卷筒铸钢件的生产过程，是一个系统复杂的工程，铸造工艺设计不仅要注重补缩系统的分析，更要注重充型过程的分析与控制。凝固顺序的控制措施要在满足顺序凝固的同时，更要兼顾同时凝固原则。铸造工艺设计时要做到策划细致周密，各项工艺措施准确到位，重点要放在防止热裂纹的产生和浇注系统的策划这两个环节中。
【参考文献】
关键词：全冷缩 电缆附件 结构缺陷 改进措施 1kV四指套
中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（a）-0131-02
全冷缩电缆附件，具有良好的电气性能和机械性能，能在各种恶劣的环境条件下长期使用；具有工程安装时不需要动用明火、操作简单方便、安全可靠等优点；因此被广泛应用于电力、国防、航空和工矿企业等国民经济各个领域，并且市场空间不断增大。电力电缆全冷缩型附件行业投资机会也突显出来。目前我国已将冷缩型电缆附件项目列为重点国家级火炬计划，国内冷缩型电缆附件的研发、生产及应用都达到了一定的水平，但由于设备、技术、资金、专业人才短缺等诸多原因，使该类产品质量和使用技术还存在很多问题，与国际先进水平还有较大差距。
1 全冷缩电缆附件产品的结构缺陷
目前，市场上的全冷缩电缆附件相对常用的热缩电缆附件相比较，在产品结构上存在着某些缺陷，主要表现在由于产品管壁厚度在台阶处陡变而导致的扩张时产品在剪切力作用下易撕裂或损伤。
（1）扩张时产品内表面易划伤。冷缩型电缆附件的管件和指套等产品的制造，在使用金属扩张锥杆进行扩张时，金属扩张杆表面产生细小的锈蚀易划伤产品内表面。
（2）产品端头易开裂。终端产品的上端口注塑成型以后，在扩张工序和安装工序时，经常会出现端头处有开裂的问题。
2 全冷缩电缆附件产品结构缺陷的改进措施
（1）改换扩张工装。针对产品扩张时产品内表面易划伤，改进措施是改换扩张工装，即将扩张杆改用六瓣扩张锥。六瓣扩张锥的圆弧锥形变径过渡，可以有效解决绝缘管内表面易划伤的问题。（2）修改注塑成型模具。针对产品端头易开裂，改进的措施是修改注塑成型模具的产品成型的形状，即将管件端口由直角过渡改为圆弧过渡，而且在管子的外表面加了加强筋，以此来消除产品端头在扩张时，由于扩张力作用而使产品端头产生裂口的问题。（3）改进产品生产工艺路线，消除产品生产过程中出现的缺陷。通过进行产品结构设计、材料配方及生产工艺等方面的技术攻关，来消除产品生产过程中出现的缺陷，使产品各项性能指标均达到设计要求，符合GB/11017-2002和Q/ZL177-2003等产品标准的规定。以1kV全冷缩电缆终端四指套产品为例，具体措施如下。
2.1 改进电缆附件基料（硅橡胶）配方
（1）母料、原胶：色胶（红、黄、绿、黑）：SC-8硫化剂=10kg：19g：250g；
（2）相色带、原胶：色胶（红、黄、绿）：双二四硫化剂=10kg：40g：100g；
（3）自粘带、原胶：PT色胶：双二四硫化剂=10kg：10g：100g。
2.2 优化产品结构设计，改进加工技术路线
（1）设计1kV全冷缩电缆终端四指套和绝缘管产品的图纸。（2）按照图纸加工1kV四指套和绝缘管的产品的模具，为了降低开发风险，首先加工四指套模具和绝缘管的挤出机的口模模具，试模生产产品，依据公司产品检验和试验标准进行考核，各项指标合格后再逐个加工其他型号的模具；并进行跟踪评价、改进和验收。（3）按照上述方式，按照图纸加工1kV四指套和绝缘管的产品模具，试模生产、跟踪评价、改进及验收。（4）改造扩张设备，制做1kV四指套扩张爪和1kV绝缘管的定径套。（5）生产制作1kV多芯全冷缩电缆终端产品，并进行改进。（6）测试产品的机械性能、电气性能和使用性能。（7）编制《安装工艺》、《产品配套表》及产品说明书等技术资料，并做安装操作试验。
2.3 改进生产工艺流程
（1）半成品1生产：原料混炼平板硫化 检验若合格则母料一次硫化注塑成型生产出半成品1（若不合格则返工）；
（2）半成品2生产：半成品1 检验若合格则进行打磨、清洁喷涂、导电层注射，生产出半成品2（若不合格则返工或报废）；
（3）成品生产：半成品2二次硫化检验若合格则成品包装入库（若不合格则返工或报废）。
2.4 改进安装工艺，防止产品在安装时出现某些结构上的缺陷
全冷缩电缆附件产品除了产品本身具有内表面易划伤和产品端头易开裂等这些结构上的缺陷外，安装过程中，因操作方法不当，有时也会产生某些缺陷。因此在进行产品的机械性能、电气性能和使用性能测试及严格外观检查（无裂纹，无变形）的基础上，改进产品安装工艺，也可以有效防止产品出现结构上的缺陷。以1kV全冷缩电缆终端四指套产品安装为例，具体说明如下：
（1）剥切电缆护套层、铠装和内护层。将电缆一端清洁并校直，从端部量取电缆长度为500mm（根据工程现场需要，绝缘管最小可以缩短至400mm，加长不限），剥切去掉护套层；保留钢铠30mm，用绑扎线扎紧，其余剥切去掉；内护层保留10mm，其余剥切去掉。（2）固定地线。用纱布带打磨钢铠，去除的钢铠上的防锈漆或铁锈，并将打磨部位清洗干净，再用恒力弹簧将地线固定在钢铠上，注意事项：为了地线牢固，地线端头要预留约20mm，回折在恒力弹簧的第2层上。（3）剥切绝缘层。剥切去掉每个相线的绝缘层，长度为从电缆端部量取接线端子孔深+3mm。（4）清理绝缘层。用清洗剂清洗各相线的绝缘体外表面。（5）包绕填充胶。将电缆芯线从根部分开，在护套层、钢铠和内护层上包绕填充胶。从护套层端口开始向下半搭接拉伸绕包至少2层填充胶，长度约50mm（注意事项：以冷缩指套能够轻松套入，并全覆盖为宜），再绕包一层PVC胶带。（6）安装冷缩指套。将电缆芯线分开后套入指套，推至芯线根部，要求先抽出指端支撑条，收缩指端，再抽出尾端支撑条，收缩尾端；这里需要注意准备工作：为方便安装，指套套入电缆前，应将指端的支撑条略微抽出一点，从里面看支撑条的端头与指根对齐为准，还要将电缆端头用PVC胶带包绕，防止安装过程划伤指套。（7）收缩绝缘管。将冷缩直管分别套入指套指端根部，拉出支撑条，从指套指端根部开始收缩固定。（8）压接端子。去除相线端头PVC胶带，套入金属端子，压接固定，用锉刀打磨金属端子去除尖角和毛刺，并用清洗纸将金属碎削去除干净。（9）安装防水相色带。在各相芯线上的金属端子与绝缘管之间，半搭接拉伸缠绕硅橡胶防水相色带2层，长度为分别搭接金属端子和绝缘管约15mm。至此安装完毕。
无铠装1kV四指套产品的安装工艺：①剥切电缆护套层。将电缆一端清洁并校直，从端部量取电缆长度为500 mm（根据工程现场需要，绝缘管最小可以缩短至400mm，加长不限），剥切去掉护套层。②剥切绝缘层。从电缆端部量取长度为接线端子孔深+3mm，剥切去掉每个相线的绝缘层。③清理绝缘层。用清洗纸清洗各相线的绝缘体外表面。④包绕填充胶。将电缆芯线从根部分开，在护套层上包绕填充胶。从护套层端口开始向下半搭接拉伸绕包至少2层填充胶，长度约40mm（注意事项：以冷缩指套能够轻松套入，并全覆盖为宜），再绕包一层PVC胶带。⑤安装冷缩指套。将电缆芯线分开后套入指套，推至芯线根部，要求先抽出指端支撑条，收缩指端，再抽出尾端支撑条，收缩尾端；注意准备工作：为方便安装，指套套入电缆前，将指端的支撑条略微抽出一点，以从里面看支撑条的端头与指根对齐为准。⑥收缩绝缘管。将冷缩直管分别套入指套指端根部，拉出支撑条，从指套指端根部开始收缩固定；⑦压接端子。套入金属端子，压接固定，用锉刀打磨金属端子去除尖角和毛刺，并用清洗纸将金属碎屑去除干净。⑧安装防水相色带。在各相芯线上的金属端子与绝缘管之间，半搭接拉伸缠绕硅橡胶防水相色带2层，长度为分别搭接金属端子和绝缘管约15mm。至此安装完毕。
此外，还必须指出的是，在安装到电缆上之前，全冷缩电缆附件产品处于高张力状态下，因此必须保证在贮存期内，产品不应有明显的永久变形或弹性应力松弛，否则，在安装在电缆上以后就不能保证有足够的弹性压紧力，从而不能保证良好的界面特性。
通过对1kV全冷缩电缆终端四指套产品的探讨和研发，从产品结构、生产和安装工艺等方面着手，改进了全冷缩电缆终端产品的使用性能。为提高产品质量、降低制造成本、缩短该类产品与国际同类产品的差距，实现早日达到国际标准，替代进口提供了可借鉴的经验。对改变目前乃至今后我国急需的冷缩电缆附件系列产品的生产研发和供应格局，满足国内对此类产品日益增加的需求，具有非常重要的经济价值和社会意义。
参考文献
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[3] 陈羽中，谢忠巍.冷缩型电力电缆附件的技术与应用[J].绝缘材料，2004（6）.
[关键词] 透明塑胶材料 塑造工艺 塑胶产品
1.常用透明塑胶材料概述
1.1常用透明塑胶材料的分类
目前，各种各样的透明塑料充斥在市场上，品种多种多样，成本不同，材质、性能以及其加工工艺也各不相同。本研究选其重点进行介绍，例如：非常常见的有机玻璃，也有人称其为压克力，学名为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。还有丙烯睛一苯乙烯共聚物，缩写为AS；聚碳酸酯，缩写为PC；透明尼龙；聚砜，缩写为PSF；聚对苯二甲酸乙二醇脂，缩写为PET。其中，在这些透明材料中最常见的当属PET，PC以及PMMA三种透明塑料。本研究将从这三种塑料材料入手，了解透明塑料的材质以及其加工工艺。
1.2常用透明塑胶的特性及比较工艺
常用透明的性能都有所不同，常见的三种透明材料PC、PMMA、PET，密度差不多，分别为1.20、1.18、1.37g/am。抗拉强度则不同，PET具有明显的优势是PC和PMMA的两倍多。然而抗冲击强度PC则更要强一些，PET最差。变形温度三者依次为137、95、120℃，由此可知PC更不易变形。对于透明材料比较重要的性能――透明度，三者则相差不多，PMMA稍强一筹。耐磨性三者分别为中、差、良。抗化学性分别为良、良、优。
相对来说，在这三种透明材料中PC是比较理想的塑料，但是PC却具有较高的制造成本，不仅原料价格贵而且注塑工艺较难。这就迫使大多数消费者退而求其次，选择PMMA的比较多，对一般要求的制品使用这种透明塑料就可以实现。而对于PET由于其机械性能要经过拉伸才能体现，所以PET一般用作包装或者用在容器中。
另外，对于这三种透明塑料还分别有下面的工艺特性：
首先是透明塑料PC，它的料温调节范围较窄，必须要达到270-320T之间的高温才能进行注塑，另外它的粘度大，所以流动性也差，所以，相比较而言，PC的工艺性不如PMMA。虽然注射压力对流动性影响微乎其微，然而由于粘度大，所以还是需要比较大的注射压力。另外，还要缩短保压时间，否则就会产生内应力，这样加之收缩率大，尺寸稳定，塑料极易裂开。鉴于上述特点，在塑料塑形的时候，改善材料的流动性只能提高模具温度，而最后不要通过增加压力来实现。
接下来是透明塑料PMMA，这种透明塑料流动性更差，粘度也非常大，所以要双管齐下，既要增加注射压力又要增加料温，而且PMMA与PC相反，注射温度的影响要明显大于注射压力，所以一般侧重于大大的提高注射压力，这样可以改善产品的收缩率。另外，PMMA还有一个重要特点，熔点为160℃，而要达到270℃此材料才会分解，注射温度范围较宽，工艺性较好。这一点更加证明了通过提高注射温度改善透明塑料流动性的好处。因为PMMA抗冲击性差，耐磨性不好，易划花，所以要设置恰当的模温，改善冷凝操作程序。
最后是透明塑料PET，该透明材料料温调节范围在260-300℃之间，比较窄，成型温度也较高，然而，PET材料一旦融化，流动性非常好，所以在注射嘴里要增加防延流装置。另外，PET透明材料由于只有拉伸后性能改善，所以在注射后要增加拉伸工序以增加其机械强度及性能。
2.透明塑胶材料在产品中的应用
2.1塑胶材料产品构造的一般要求
PC（Polycarbonate）的结构中，在分子毛链上含有―[O-R-O-CO]―链节，是一种热塑性树脂。PC属于无定型塑料，熔点不固定，在10℃范围内呈熔融状态，而成型温度较宽，热温度性也较好。由于分子结构的特点，PC分子链刚性大，所以熔体流动性比较差。这种热塑性工程透明塑料无味，无色，并且透明度非常高，或者带有淡黄色。PC在抗冲击力、拉伸强度、弯曲强度、压缩强度方面都有非常好的表现，物理机械性能优越，而且着色性好，但性差，高温易水解，与其它树脂相溶性差。PC属自熄性材料，薄膜透气性小。如果PC长期在水中浸泡就可能发生水解甚至开裂，而且抗疲劳强度差，容易发生应力开裂。另外，PC不耐磨，抗溶剂性也不高。在生产中为了弥补PC这个缺陷，经常将PC和不同聚合物形成共混物，以克服制成品容易发生应力开裂的特点，从而提高材料性能。常见合金有PC/ASA合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/ABS合金，等等。这样，可以综合两种材料的性能优点，并降低制造成本。PC熔融粘度对剪切率的敏感性小，而对温度的影响反应比较大，冲击韧性好，耐蠕变，使用安全温度范围很宽。
针对以上所述的产品构造，我们要注意区别对待。首先，应该通过提高注射温度来增加流动性，而不是通过增加注射压力。而且，应为PC透明塑料的吸湿性比较明显，所以在材料成型的过程中要注意进行干燥处理，操作空间内的含水量控制在0.02%以下。在加工过程总对材料也才进行防湿操作。在注射温度的设定方面，要综合材料的各方面性能进行设定，温度过高材料会发生分解，制成品的透明度变低，表面也不光滑，出现暗斑、气泡等瑕疵，当然温度过低也不行，PC不能融化。注射压力和保压时间也要控制好，不恰当的注射压力会使制成品出现各种缺陷，通常注射压力选取在80-120MPa之间，特殊情况下，对于较制品，为了尽量充满模腔，才用较高的注射压力。保压时间的设定则要考虑制品的内应力因素，保压时间过短会出现缩凹现象或者出现真空泡，保压时间较长则容易产生内应力。另外在注射速度、模具温度、螺杆转速与背压等方面也有特定的要求。
PET是一种乳白色的、高度结晶的聚合物。安全使用温度范围较宽，甚至可以在120℃温度下长期使用，而且电绝缘性较高，耐蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。PET分子结构中含有酯键，所以不耐强酸和强碱，而耐有机溶剂性能则非常卓越。缺点则是结晶慢，成型加工操作复杂、生产周期长、冲击性能差。PET同PC一样也采取共混的方法，改善性能。众所周知，PET是一种高结晶聚合物，熔化温度范围很窄，熔点在225℃～260℃之间，玻璃化温度70℃～80℃，在182℃达到最大结晶速率，当然结晶速度还是相比较而言要慢许多，采用冷水冷却可以制成透光性达90%左右的无定型PET。这种无定型状态有利于后继拉伸定向，同时可以大大提高PET制品的物理机械性能。
2.2塑胶材料产品结构设计注意事项
透明塑料首要的性能则是透明度，透明度就要高，制成品表面也要光滑，不能有斑纹、雾晕、黑点等等。所以，在整个注塑过程中，都要注意产品结构设计因素，对原料、设备、模具、甚至产品的设计都要精心设计。在原料的准备与干燥方面，要尽量避免任何杂质，在储存、运输、加料过程中，注意密封和保持原料的干燥与洁净，输入的空气也要净化。另外，对于除PET外，制品都应进行后处理， 以消除内应力。
3.结论
透明塑料材料是日常生活中用量极大的一种材料，这些材料又很强的可塑性和流动性，可以制作成各种形状，而且制成品的稳定性还比较强，所以这些透明塑料越来越受到人们的欢迎。但是这些材料各有各的特点，所以在制作成制成品的过程中要根据各种透明塑料的特性而采取相应的制作流程。透明材料领域的发展还在继续，也会出现越来越多的问题，虽然挑战越来越多，透明材料领域的研究者们一定会找到巧妙的解决方法。
参考文献：
[1]赵晏，吴刚.塑胶件玩具结构设计基本要求[J].中外玩具制造.2012（12）
