低压电器设计人员基础工作1.docx

1、低压电器设计人员基础工作1低压电器产品设计人员基础标准及应用讲座（1）第三讲产品图样的一般设计方法1 技术要求的内容11 一般公差111 产品图上未注公差的尺寸，不等于所注尺寸没有尺寸公差的要求。原来GB1804-1979公差与配合 未注公差尺寸的极限偏差标准规定IT12IT18七个等级作为未注公差尺寸的公差等级。1992年对GB1804-1979进行了修订，发布了GB/T1804-1992一般公差 线性尺寸的未注公差。因此，在产品图样的技术要求的第一条，一般都注：“未注公差尺寸的极限偏差按GB1804-m”或“未注公差尺寸的极限偏差按GB1804- IT14”。现在我国全面等效采用国际标准I

2、SO2768-1:1989，制定GB/T1804-2000一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差国家标准。GB/T1804-2000标准引入“一般公差”的概念，并规定了未注出公差的线性和角度尺寸的一般公差的公差等级和极限偏差数值。对图样上未单独注出公差的线性尺寸、角度尺寸、形状和位置几何要素的公差，采用一般公差。如果功能上要求的公差小于一般公差，则所要求的公差应在尺寸旁直接注出其极限偏差值或公差值。这样就不属于一般公差的范畴。112 适用范围 标准规定的未注出公差的线性和角度尺寸的一般公差的公差等级和极限偏差数值，适用于金属切削加工的尺寸，也适用于一般的冲压加工的尺寸。非金属材料和其他工艺方

3、法加工的尺寸可参照采用。 因此，标准规定的一般公差主要适用于金属切削加工的未注出公差的非配合尺寸，一般冲压加工的未注出公差的尺寸也适用。对冲压加工件应用时，除与规定公差的尺寸有关外，还应考虑到冲压加工件的厚度，对厚度范围变化较大的尺寸应选取不同的公差等级，一般可比切削加工件低12个一般公差等级。对非金属材料和其他工艺方法加工的未注出公差的尺寸，除有相应的规定外，可参照采用。 标准适用于下列未注公差的尺寸：线性尺寸（例如：外尺寸、内尺寸、阶梯尺寸、直径、半径、距离、倒圆半径和倒角高度）；角度尺寸，包括通常不注出角度值的角度尺寸（例如：直角90）；机加工组装件的线性和角度尺寸。113采用的等级 原

4、来一般采用：塑料件的未注公差尺寸的极限偏差为IT14IT15；金属冲制件和车制件的未注公差尺寸的极限偏差为IT14。现在GB/T1804-2000规定等级为：f、m、c、v级。（f-精密、m-中等、c-粗糙、v-最粗）标准按一般公差四个公差等级分别给出了线性尺寸的极限偏差数值（见标准表1）、倒圆半径和倒角高度尺寸的极限偏差数值（见标准表2）、角度尺寸的极限偏差数值（见标准表3）。 新国标GB/T1804-2000和旧国标GB/T1804-1992的过渡 对未注出公差的尺寸，新国标GB/T1804-2000给出f、m、c、v四个公差等级，旧国标GB/T1804-1992给出IT12IT18七个公

5、差等级。根据新旧国标公差数值的对照，可见新旧国标公差等级和数值之间无一一对应关系，但基本上可以推荐：IT12可过度到f-精密级； IT13可过度到f-精密级或m-中等级；IT14可过度到m-中等级；IT15可过度到m-中等级或c-粗糙级；IT16可过度到c-粗糙级；IT17、IT18可过度到v-最粗级； 一般我们可采用：车制件的一般公差按GB/T1804-f或GB/T1804-m； 金属冲制件、塑料件的一般公差按GB/T1804-m； 铸件、焊接件及部件装配的一般公差按GB/T1804-c。114 要注意几点： 在图样的技术要求中标注为“一般公差按GB/T1804-m”，这表明图样上凡未直接注

6、出公差的线性尺寸（包括倒圆半径和倒角高度尺寸）和角度尺寸按中等m级加工和检查。一般写在技术要求的第一条； 对极限偏差的取值，采用双向对称分布偏差（）。这样除了与国际标准和各国标准取得一致外，较取单相分布极限偏差有以下优点：a) 对于非配合尺寸，基本尺寸一般是结构设计要求的尺寸。从尺寸分布来考虑，以基本尺寸为分布中心是合适的。b) 从尺寸链看，采用对称分布偏差可以减少终结环的累积误差；c) 不会因对孔、轴尺寸的理解不一而引起不必要的争议；标准不论孔、轴、长度，其极限偏差均按双向对称分布（）取值，而GB1804-79标准对孔、轴的极限偏差一般按单向分布取值（即孔取正，轴取负），有时会因为区分“孔、

7、轴”而引起不必要的争议。d) 比用单相分布偏差简单、方便。 标准规定：“除另有规定，超出一般公差的工件如未达到损害其功能时，通常不应判定拒收。”只有当零件的功能受到损害时，超出一般公差的工件才能被拒收。在企业生产精度能保证的条件下，一般可以不检验，而主要由工艺装备和加工者自行检查。12 形状和位置公差 未注公差值121 产品图上不注形位公差值，不等于零件没有形位公差的要求。122 适用范围GB/T1184-1996形状和位置公差 未注公差值主要适用于用去除材料方法（主要指车、磨、刨、铣、钻等）形成的要素，也可以用于其他方法形成的要素，但使用时应确定本部门的制造精度是否在本标准规定的未注公差值之

8、内。123如果零件功能要求需对某个要素提出更高的要求时，应按照GB/T1182-1992的规定在图样上直接标注。124 形状公差的未注公差值 标准规定了形状公差的直线度、平面度、圆度的未注公差值（见标准表1），没有规定圆柱度的未注公差值。标准规定了位置公差的垂直度（见标准表2）、对称度（见标准表3）、圆跳度（见标准表4）及平行度、的未注公差值，没有规定同轴度的未注公差值，但可以参照圆跳动的未注公差值。125 采用的等级GB/T1184-1996规定等级为：H、K、L级（相当于H-精密、K-中等、L-粗糙）。126 要注意几点： 在图样的技术要求中标注为“未注形位公差按GB/T1184-H”。一

9、般写在技术要求的第二条； 我们在零件图样设计时，经常用的是垂直度、对称度、平行度、同轴度。一般车制件可选用H级，塑料件、金属冲制弯曲件可选用K级。 标准规定：“除另有规定，当零件要素的形位误差超出未注公差值而零件的功能没有受到损害时，不应当按惯例拒收。” 13表面粗糙度131 标准 GB/T131-1993 机械制图 表面粗糙度符号、代号极其注法； GB/T1031-1995 表面粗糙度 参数及其数值； GB/T14234-1993 塑料件表面粗糙度；132 表面粗糙度符号、代号及其注法 基本符号：表示表面可用任何方法获得。当不加注粗粉度参数值或有关说明(例如:表面处理、局部热处理状况等)时，

10、仅适用于简化代号标注。 例如： 基本符号加一短划：表示表面是用去除材料的方法获得。例如:车、铣、钻、磨、剪切、抛光、腐蚀、电火花加工、气割等。例如： 基本符号加一小圆：表示表面是用不去除材料的方法获得.例如:铸、锻、冲压变形、热轧、冷轧、粉末冶金等，或者是用于保持原供应状况的表面(包括保持上道工序的状况)。 低压电器的塑料零部件的压制、注塑也是用此符号标注。例如： 133 规定表面粗糙度要求的一般规则 在规定表面粗糙度要求时，必须给出表面粗糙度值和测定时的取样长度值两项基本要求，必要时也可规定表面加工纹理、加工方法或加工顺序和不同区域的粗糙度等附加要求。 表面粗糙度的注法应符合GB131的规定

11、。 为保证制品表面质量，可按功能需要规定表面粗糙度参数值，否则，可不规定其参数值，也不需检查。 对表面粗糙度的要求不适用于表面缺陷。在评定过程中不应把表面缺陷（如沟槽、气孔、划痕等）包含进去。必要时，应单独规定对表面缺陷的要求。 要根据表面功能和生产的合理性、经济性，选用表面粗糙度值。按GB/T1031的规定。 表面粗糙度参数有：Ra 轮廓算术平均偏差；Rz 微观不平度十点高度；Ry 轮廓最大高度；推荐优先选用Ra：0.012、0.025、0.05、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6、3.2、6.3、12.5、25、50、100。我们基本上也是用Ra及其规定值。134 采用的等级根据不同的

12、加工方法和不同的材料所能达到的表面粗糙度（Ra轮廓算术平均偏差）：a) 塑料件一般采用：0.0253.2。例如：DMC（不饱和聚酯）：0.43.2（一般用1.6、3.2）；酚醛、氨基：0.23.2（一般用0.8、1.6、3.2）；ABS、PMMA（有机玻璃）、AS：0.0251.6（一般用0.8、1.6）；PA（尼龙）、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯乙烯：0.11.6（一般用0.8、1.6，有玻纤增强用3.2）；PBT、聚苯醚、聚砜、聚氯乙烯：0.23.2（一般用0.8、1.6，有玻纤增强用3.2）；冲制件一般采用：0.43.2（不含冲裁断裂面）；机械加工件一般采用：0.0253.2。135 测量方法

13、 表面粗糙度（Ra轮廓法）的测量：一般零件可以对照粗糙度样块，用目测或触觉零件表面加工纹路来判断，要求高的零件表面用接触（触针）式仪器测定。136 要注意几点： 表面粗糙度一般在技术要求的上方标注： 其余，然后在零件有一定要求的表面注上更高要求的表面粗糙度等级或者特殊要求（表面亚光等）。 钢板、铜板的表面和冲切断裂面一般不必标注表面粗糙度符号及等级，如有特殊要求的，要标注表面粗糙度符号及等级，然后由工艺员安排相应的加工设备和工序来达到图纸要求，例如：钢板的表面用磨床加工和研磨加工、用精冲工艺提高钢板的冲切断裂面的表面粗糙度等级。 注表面粗糙度的要求要考虑产品及其另部件的实际需要，也要考虑加工的

14、经济成本和设备条件，并非表面粗糙度的要求越高越好。 塑料件一般要注明表面粗糙度要求，否则模具厂开制模具时按照自己的企业习惯进行，容易出现问题。137 表面粗糙度的表面特征及经济加工方法（仅供参考）Ra表面特征经济加工方法25有明显的可见刀痕粗车、粗刨、粗铣、钻、毛锉、锯12.5可见加工痕迹车、刨、铣、镗、扩孔、铰、拉、磨、锉、线切割6.3微见加工痕迹3.2看不见加工痕迹1.6可辩加工痕迹的方向精车、精铰、精拉、精磨、慢走丝线切割0.8微辩加工痕迹的方向0.4不可辩加工痕迹的方向0.2暗光泽面精磨、研磨、普通抛光0.1亮光泽面0.05镜状光泽面超精磨、精研磨、精抛光、镜面磨削0.025雾状镜面0

15、.012镜面镜面磨削、超精研14 金属镀覆和化学处理表示方法141 应符合GB/T13911-92金属镀覆和化学处理表示方法标准。GB/T13911标准适用于金属和非金属制件上进行电镀、化学镀、化学处理和电化学处理的表示。142 金属镀覆表示方法例如： Fe/EpCu10Ni15bCr0.3 ( 钢材，电镀铜10以上，光亮镍15以上，普通铬0.3以上。普通铬符号r省略) Fe/EpZn12c2C ( 钢材，电镀锌12以上，彩虹铬酸盐处理2级C型) Cu/EpAg6 ( 铜材，电镀银6以上) Cu/EpNi5bCr0.3r( 铜材，电镀光亮镍5以上，普通铬0.3以上)143化学处理和电化学处理的

16、表示方法 例如： Cu/CtP ( 铜材，化学处理，钝化) Fe/CtMnPh ( 钢材，化学处理，磷酸锰盐处理)144要注意几点： 镀覆层名称用镀层的化学元素符号表示； 镀覆层厚度用阿拉伯数字表示，单位为。厚度数字标在镀覆层名称之后，该数值为镀覆层厚度范围的下限。必要时，可以标注镀层厚度范围。例如；Cu/EpNi5Au13( 铜材，电镀镍6以上，金13) 如何考虑镀覆层及其厚度：a.钢材零件主要用于防锈，选镀锌+彩虹钝化，例如：Fe/EpZn12c2C。厚度一般选12，若是“三防产品”选18。b.钢材零件主要用于防锈和装饰，选镀铜+镍+铬，例如；Fe/EpCu9Ni12bCr0.3。厚度一般

17、选：铜69，镍912，铬0.3。c.铜材零件主要用于导电，选镀银、镀锡、镀镍，例如：Cu/EpAg6、Cu/EpSn6、Cu/EpNi6。 厚度一般选6。也可选化学处理+钝化，例如：Cu/CtP。 d.钢材零件主要用于防锈和点焊、锡焊，选镀铜+锡，例如：Fe/EpCu9Sn6。 e.钢材零件（跳扣、锁扣）主要用于耐磨损，选镀硬铬，例如：Fe/EpCr0.6hd。145 弹簧的表面处理： 弹簧的材料如是不锈钢丝（1Gr18Ni9、1Gr17Ni2）、铍青铜丝/铜带、锡青铜丝/铜带，只要去油或钝化；如是碳素弹簧钢丝，则需要进行表面处理。表面处理的方法一般有：氧化处理（发黑/发兰）、电镀（镀锌/镀锡

18、）。如果采用电镀的工艺，则必须进行去氢处理，否则容易产生氢脆，影响弹簧的使用寿命。去氢处理一定要及时，应在电镀后立即或几小时内进行。去氢处理：190220，保温3小时，可以把氢原子从弹簧材料的分子结构中排出。15 热处理及硬度在电器制造技术中，金属热处理是很重要的一项专业工艺，直接关系到电器产品的性能和质量，必须予以重视。在产品图样的技术要求栏内，根据零件的技术要求，要合理填写热处理的要求。低压电器产品中，主要是操作机构的跳扣、锁扣、连杆、夹板、机架等；脱扣器的磁轭、铁心、衔铁、热双金属片、铍青铜弹簧件等；零序电流互感器的铁心等都要进行热处理后才能达到产品的技术要求。 另外，电器产品的零件大部

19、分是用工模具加工制造的，工模具所用的钢材品种规格很多，大都需要进行各种热处理后，才能获得所需要的性能。这里也不加详细介绍了。151 常用的热处理工艺：1511 常用的金属热处理工艺有：退火、正火、淬火、回火四种基本工艺。 退火：是将钢制零件加热到临界点以上或以下的某一个温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的工艺过程。退火的目的：a.降低硬度，提高塑性，以利于加工；b.消除内应力；c.细化组织；d.消除组织的不均匀性，为进一步的热处理做好组织准备。 正火：是将钢制零件加热到临界点以上，保持一定时间，然后在静止的空气中冷却的工艺过程。正火的目的：a.消除零件的内应力；b.细化晶粒，均匀组织，改善低碳钢

20、的切削性能；c.改善不良组织，为进一步的热处理做好组织准备。d.对要求不高的普通碳素结构钢，也可作为最终热处理，可获得一定的强度和塑性，满足零件所需要的机械性能。 淬火：是将钢制零件加热到临界点以上的适当温度，保持一定时间，然后放在水中、或油中、或碱液中、或其他溶液中快速冷却的工艺过程。淬火的目的：淬火后再经回火后得到高硬度、高耐磨性、或者强度与韧性、弹性综合配合的机械性能。 回火：是将淬火零件加热到临界点以下的适当温度，保持一定时间，然后在一定的冷却方式冷至室温的工艺过程。回火的目的：是减少或消除淬火零件的内应力，提高塑性与韧性，强度与韧性良好配合的综合性能，稳定组织、形状和尺寸。1512

21、低压电器常用的金属热处理工艺： 淬火：跳扣、锁扣、凸轮、连杆一般用优质碳素结构钢板（例如：35号45号钢、2Cr13等）制造。零件经过冲压加工后，有一定的强度和韧性，对零件进行淬火和回火后，可增加其工作部位的硬度，有时零件形状比较复杂时，则可以在局部进行淬火和回火，而其他部位不进行加热，防止零件形状变形。 例如：ACB DW50-1000 悬臂8AR.131.051（45号钢板）“淬火HRc4550”；MCCB SL-800 跳扣8AR.257.049（2Cr13钢板）“淬火HRc3540”。淬火热处理可以用火焰加热或高频电源加热淬火区，加热到800860后，将零件快速放入水中和油中淬火，硬度

22、应在HRc50以上，然后放入360380的电炉内回火，保温1h，基本可达到HRc3545的要求，也可以通过调整回火温度和保温时间，来达到HRc 的不同要求。 回火： a.软磁材料热处理：“真空（或氢气保护）热处理”。铁镍软磁合金热处理主要是消除应力退火，达到高导磁率(0、m)、低矫顽力（Hc）的要求。例如：MCCB SL-100 导磁片8AR.600.209（1铁镍软磁合金1J50）： 真空（或氢气保护）热处理06.2810-1 H/m；MCCB SL-800 铁心 8AR.636.059（0.1铁镍软磁合金1J85）：真空（或氢气保护）热处理06.2810-1 H/m 。热处理是在真空（或氢

23、气保护）炉内进行，加热11001200，保温36h，以100200/h 的冷却速度降温至500左右，再以3050/h 的冷却速度冷至200以下出炉。另外，电工纯铁、硅钢片制成的零件在冷加工后，因冷作硬化而使磁性能变坏，因此也要进行消除应力回火，恢复原有的磁性能。回火热处理应在真空（或氢气保护）炉内进行。b.热双金属片热处理：低温回火。热双金属片是由不同热膨胀系数的2层或3层的合金，经冷轧或其他工艺牢固结合而组成。热双金属片制成的零件，在冷加工后会产生残余应力，这是性能不稳定的主要原因，必须要用回火热处理来消除其影响。回火热处理应在真空或氢气保护炉内进行，（例如：5J1480）加热400，保温1

24、.5h, 随炉冷却至室温。c.弹簧热处理：低温回火。 弹簧制造用的材料常用的有碳素弹簧钢丝（65号、70号、85号）、不锈钢丝（1Gr18Ni9、1Gr17Ni2）、合金钢丝（65Mn）、铍青铜丝/铜带、锡青铜丝/铜带等。回火热处理应在硝盐炉中进行，例如：1mm碳素弹簧钢丝制成的弹簧，回火温度280，保温2530min, 在空气或水中冷却至室温。 用弹簧钢丝绕成的弹簧都要进行消除应力的回火热处理。对钢丝的强度没有多大的变化，但对弹性极限有显著的提高，对稳定弹簧的形状、尺寸和力效果很显著。 要注意用铍青铜丝/铜带制成的弹簧或弹簧片，经过“淬火时效处理”后，具有很高的弹性极限和抗疲劳强度。一般的热

25、处理方法是：先在790保温310min，零件出炉后，尽快淬入低于35的水中；然后要进行人工时效处理：在300350保温13h。时效处理后的硬度约为HV310370。锡青铜丝/铜带制成的弹簧或弹簧片，一般的回火方法是：在260280，保温15min。 退火： 低压电器已经制成的零件，一般不用退火工艺，主要是零件加工的材料（钢板、铜板）或模具制造用的材料（模具用钢材），如果材料太硬，不好加工，需要恢复塑性，那就要进行退火处理。调质：调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。调质可以使结构零件具有良好的综合力学性能，就是即能保持较高强度，同时具有良好的塑性和韧性。调质可

26、用于处理开关的结构零件，如轴、齿轮等。调质的材料可用碳素钢和合金钢，为使调质零件得到好的综合性能，一般含碳量控制在0.300.50%。45号钢调质后硬度要求为HRC2240。例如：ACB DW50-1000 轴8AR.205.372（45号圆钢）调质HRc3238；1513 钢的化学热处理： 化学热处理的种类是根据渗入的元素，分为渗碳、渗硼、渗硫、氮化、氰化、碳氮硼三元共渗。 低压电器零件处理常用的化学热处理工艺： 渗碳：渗碳又分：固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳。 渗碳的目的：是使钢件的表面获得高的硬度和耐磨性。 渗碳的零件常用含碳量0.150.25%的低碳钢（10号、20号钢）或低碳合金钢（2

27、0Cr）制造，渗碳的深度为0.31mm范围，渗碳后表面的含碳量0.851.10%。硬度范围为HRc3050。 渗碳后即可以进行淬火回火。渗碳工艺一般用于ACB、MCCB的机构零件，例如：连杆、跳扣、锁扣、凸轮、悬臂等。例如：MCCB SL-800 杠杆8AR.231.116（10号钢板） 碳氮共渗0.2-0.3 HRA6872。 氮化： 氮化又分：软氮化、辉光离子氮化、强化氮化、抗蚀氮化。低压电器零件处理常用的是软氮化（亦称碳氮共渗）。 氮化的目的：是使钢件的表面获得高的硬度、耐磨性、耐腐蚀性，而且变形小，可提高工件使用寿命。与渗碳相比，氮化渗层比较薄，但硬度、耐磨性较高，但必须有坚韧的心部作

28、基底，才能发挥氮化的最大作用。 氮化用钢一般采用中碳合金结构钢比较好，因为钢中的含碳量过多，碳原子会阻碍氮原子的扩散，故含碳量以0.30.4%为宜，而且，中碳合金结构钢（20Cr、40Cr）具有强韧的基体，可以发挥氮化高硬、薄表层的最大作用。如果在要求不高的情况下，低碳钢（10号钢、20号钢）也可以用。氮化后的表面硬度可达HV600700。 软氮化（亦称碳氮共渗）工艺一般用于MCCB、MCB的机构零件，例如：连杆、机架、跳扣、锁扣、夹板、触头支架等。例如：MCCB SL-800 连杆8AR.233.193（10号钢板） 碳氮共渗0.2-0.3 HV378400。1514 时效处理： 热双金属片

29、与其他结构零件点焊或铆接后，成为热脱扣器部件。由于重新进行了加工，因此使热双金属片又产生了新的热应力和机械应力。虽然这新产生的内应力比原来的内应力（上面所述的低温回火处理已基本消除）要小，但是如果不进行继续消除，势必也会影响元件的稳定性。这种处理方法一般称为“时效处理”，也有称为“冷-热试验”。“时效处理”方法：在-40到高于热双金属元件最高工作温度高50左右（180240左右）范围内反复进行的，一般每一个时效周期为4h(含2h高温/2h低温)，共连续45个时效周期。元件在进行加热或冷却过程中，务必使其相互不受碰撞，不然又会产生新的应力。1515零件如何考虑热处理的硬度及标注: 硬度金属材料抵

30、抗硬的物体压陷表面的能力，称为硬度。根据试验方法和适用范围不同，一般常用的硬度有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度三种。a.布氏硬度（HB）：布氏硬度（HB）一般用于测定较软的材料，如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁，较薄的材料不适用。 测定布氏硬度较准确可靠,但布式硬度需要用显微镜测量压痕直径，然后查表或计算，操作较繁琐。例如：MCCB SL-800 轴 8AR.205.286（45号圆钢）“热处理： HB220260”。b. 洛氏硬度（HRC）：洛氏硬度（HRC）是应用很广的方法。洛氏硬度可测定由极软到极硬的金属材料，一般用于硬度较高的材料，如热处理后的钢铁。（HRC）适用于淬火钢及调质钢。测定的硬度值不如布氏法准确，但洛式硬度可直接在表盘上显示、也可以数字显示，操作方便，快捷直观，适用于大量生产中。 例如：MCCB SL-800 轴套8AR.205.283（45号圆钢）“热处理： HRC3540”。c.洛氏硬度（HRA）：洛