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第1章 电气布置图1

1.1 电气元件布置图设计1

1.1.1 控制柜总体配置设计的方法1

1.1.1.1 确定电气控制装置的结构形式1

1.1.1.2 机柜尺寸的初步确定2

1.1.1.3 电气元件布置图的绘制原则4

1.1.1.4 总体配置设计方法5

1.1.2 电子元件布置图7

1.1.2.1 影响印制线路组件结构布局设计的因素7

1.1.2.2 印制电路板设计的基本原则要求8

1.1.2.3 插件机机插板设计要求15

1.1.2.4 表面贴装印制板的设计要求18

1.2 电气结构设计规范20

1.2.1 开关器件和元件安装设计20

1.2.1.1 一般要求20

1.2.1.2 位置和安装20

1.2.1.3 介电性能设计22

1.2.1.4 固定式部件27

1.2.1.5 可移式部件和抽出式部件27

1.2.2 操作面板上的控制器件28

1.2.2.1 总则28

1.2.2.2 按钮29

1.2.2.3 指示灯和显示器30

1.2.2.4 光标按钮31

1.2.2.5 旋动控制器件31

1.2.2.6 启动器件32

1.2.2.7 急停器件32

1.2.2.8 紧急断开器件32

1.2.2.9 使能控制器件33

1.2.3 电动机及有关设备、附件和照明、标志和代号33

1.2.3.1 电动机及有关设备33

1.2.3.2 附件和照明34

1.2.3.3 标记、警告标志和项目代号35

1.2.3.4 标志37

1.2.4 抗干扰对元器件布置的要求37

1.2.4.1 柜内布局要求37

1.2.4.2 弱电单元的布局原则38

1.3 电气布置图绘制38

1.3.1 电气布置图的绘制原则38

1.3.1.1 电气布置图采用机械制图画法规则绘制38

1.3.1.2 电气安装布置图应包括的内容38

1.3.1.3 电气元件在布置图中画法规则39

1.3.1.4 电气布置图的布局方法39

1.3.1.5 电气布置图的布局要求40

1.3.2 电气布置图的绘制43

1.3.2.1 电气布置图的绘制工具43

1.3.2.2 电子元件布置图的绘制工具44

1.3.2.3 电气布置图的绘制步骤50

1.3.3 计算机模拟装配51

1.3.3.1 计算机模拟装配的定义51

1.3.3.2 计算机模拟装配的方法52

1.3.3.3 计算机模拟装配的用途52

1.3.3.4 可以进行模拟装配的主流三维CAD软件52

1.3.3.5 辅助模型53

1.4 电气布置图绘制图例53

第2章 机柜设计54

2.1 影响机柜结构设计的因素54

2.1.1 机柜的结构及基本类型54

2.1.1.1 机柜的基本结构模式54

2.1.1.2 机柜的典型结构组成56

2.1.1.3 机柜的分类57

2.1.2 标准机柜与非标准机柜61

2.1.2.1 优先采用标准化设计61

2.1.2.2 标准机柜的选择要求62

2.1.2.3 非标准机柜的结构设计65

2.1.3 机柜材料对柜体结构设计的影66

2.1.3.1 机柜材料的机械性能决定机柜机械强度66

2.1.3.2 材料的机械性能决定机柜零部件的工艺67

2.1.4 机械加工工艺水平对柜体结构设计的影响67

2.1.5 电气系统对结构设计的影响69

2.1.6 影响机柜设计的其他因素71

2.1.6.1 环境条件对柜体结构设计的影响71

2.1.6.2 维修操作便利性及运输安装对机柜结构设计的影响71

2.1.6.3 机械规范对柜体结构设计的影响72

2.1.7 机柜结构图的绘制72

2.1.7.1 机柜结构设计的一般步骤72

2.1.7.2 机柜图的内容73

2.1.7.3 机柜图的绘制方法74

2.2 机柜设计的要求77

2.2.1 机柜的结构设计要求77

2.2.1.1 功能要求77

2.2.1.2 工艺要求81

2.2.1.3 装配要求83

2.2.1.4 成本要求84

2.2.1.5 其他要求85

2.2.2 影响结构尺寸的因素85

2.2.2.1 结构尺寸的要求85

2.2.2.2 机柜结构的电气性能要求88

2.2.3 控制设备外壳的防护等级88

2.2.3.1 电气控制设备常见故障89

2.2.3.2 电柜的防护等级89

2.2.3.3 污染等级91

2.2.3.4 机柜的防护等级要求及确定原则91

2.2.3.5 机柜常用的防护等级92

2.2.4 机柜的材料93

2.2.4.1 绿色环保设计93

2.2.4.2 机柜材料选择的一般要求94

2.2.4.3 材料耐非正常热和火的要求94

2.2.4.4 材料的验证试验要求94

2.3 机柜的结构设计95

2.3.1 机柜结构的机械设计95

2.3.1.1 机柜结构的机械强度要求95

2.3.1.2 机柜活动部件的设计要求95

2.3.1.3 用柜体做防护的结构设计要求96

2.3.1.4 机柜接地的结构设计要求100

2.3.2 机柜安全防护设计101

2.3.2.1 安全稳定性设计101

2.3.2.2 温升102

2.3.2.3 电气联锁102

2.3.2.4 抽出式部件的隔离距离103

2.3.2.5 隔室103

2.3.2.6 电柜、门和通孔104

2.3.3 控制柜外观与造型设计要求104

2.3.3.1 控制柜的造型设计104

2.3.3.2 控制柜的表面涂覆104

2.3.3.3 特殊要求105

2.3.4 便利性设计105

2.3.4.1 检修便利性结构设计要求105

2.3.4.2 控制柜的搬运结构设计106

2.3.5 改善控制柜工作条件的措施106

2.3.5.1 考虑大气湿度所采取的设计106

2.3.5.2 冷却降温107

2.4 机柜钣金加工的工艺设计109

2.4.1 机柜制作材料的工艺性109

2.4.1.1 机柜常用钢板110

2.4.1.2 铝和铝合金板111

2.4.1.3 常用板材的性能比较111

2.4.2 下料方法的选择111

2.4.2.1 常用下料方法112

2.4.2.2 剪床下料工艺设计112

2.4.3 冲裁加工工艺设计113

2.4.3.1 工艺方案的比较113

2.4.3.2 冲裁件的工艺性114

2.4.3.3 冲裁件的加工精度116

2.4.3.4 提高零件强度的工艺设计118

2.4.3.5 用数控冲床加工板材的厚度加工范围119

2.4.3.6 常用的三种落料和冲孔方法的对比选择120

2.4.4 折弯工艺设计120

2.4.4.1 折弯件的工艺性要求121

2.4.4.2 弯曲件的精度127

2.4.4.3 弯边圆角展开尺寸129

2.5 连接与表面处理的工艺设计130

2.5.1 机柜零部件连接工艺设计130

2.5.1.1 焊接130

2.5.1.2 螺纹连接135

2.5.1.3 铆接139

2.5.2 表面处理的工艺设计143

2.5.2.1 机柜金属表面处理方式的选择144

2.5.2.2 喷塑与喷漆工艺的比较145

第3章 机柜的制作148

3.1 机柜的加工148

3.1.1 机柜的机械加工148

3.1.1.1 机柜机械加工的技术要求148

3.1.1.2 审核图纸149

3.1.1.3 机柜加工过程的控制149

3.1.2 机柜的制造工艺方法149

3.1.2.1 机柜型材的加工与设备149

3.1.2.2 框架类零部件的加工方法151

3.1.2.3 覆板、门板、面板类零部件的加工方法151

3.1.3 机柜生产的工艺装备151

3.1.3.1 单件生产152

3.1.3.2 批量生产152

3.1.3.3 大批量生产154

3.1.4 机柜生产设备的选择156

3.1.4.1 冲剪设备156

3.1.4.2 折弯设备163

3.2 机柜的加工工艺168

3.2.1 下料工艺168

3.2.1.1 手工划线168

3.2.1.2 手工下料操作工艺169

3.2.1.3 板材剪切下料工艺170

3.2.1.4 型材下料工艺171

3.2.2 孔的加工工艺173

3.2.2.1 钻孔操作工艺173

3.2.2.2 扩孔、铰孔与攻丝174

3.2.2.3 开孔工艺175

3.2.2.4 手动冲孔工艺176

3.2.2.5 机械冲孔工艺177

3.2.3 钢板折弯179

3.2.3.1 钢板折弯工艺179

3.2.3.2 模具的调整181

3.2.3.3 折弯加工常见的问题及其解决方法183

3.2.4 连接加工工艺185

3.2.4.1 通用电焊工艺185

3.2.4.2 工艺参数选择188

3.2.4.3 箱体结构焊接工艺191

3.2.4.4 焊接缺陷与防止方法192

3.3 机柜加工设备的使用与维护193

3.3.1 机柜生产设备的使用193

3.3.1.1 数控剪床操作规程193

3.3.1.2 数控冲床操作规程196

3.3.1.3 数控折弯机操作规程199

3.3.2 数控设备的保养与维护202

3.3.2.1 维修保养的安全要求202

3.3.2.2 数控设备维护与保养的内容202

3.3.2.3 数控设备的测试与调整205

3.4 机柜的表面处理205

3.4.1 机柜表面处理概述205

3.4.1.1 表面处理的主要作用205

3.4.1.2 表面处理工艺方法206

3.4.1.3 表面处理典型工艺过程209

3.4.2 机柜表面的机械处理210

3.4.2.1 表面机械加工常识210

3.4.2.2 抛光211

3.4.2.3 网纹表面加工211

3.4.2.4 毛面表面加工212

3.4.2.5 蚀刻表面加工212

3.4.3 表面前处理212

3.4.3.1 表面前处理的方法212

3.4.3.2 表面前处理的工艺213

3.4.3.3 表面前处理后的保管期217

3.5 电化学处理与涂覆218

3.5.1 电化学表面处理218

3.5.1.1 电镀概述218

3.5.1.2 镀锌知识219

3.5.1.3 冷镀锌220

3.5.1.4 热镀锌223

3.5.1.5 镀后处理225

3.5.1.6 铝及铝合金机柜表面处理方法228

3.5.2 涂覆228

3.5.2.1 涂覆概述228

3.5.2.2 金属表面喷漆229

3.5.2.3 喷塑231

3.5.2.4 喷涂设备233

3.5.2.5 电泳涂装234

第4章 装配与安装239

4.1 机柜的装配与安装239

4.1.1 机柜装配239

4.1.1.1 柜体装配安全操作规程239

4.1.1.2 机柜装配的技术要求239

4.1.1.3 机柜装配工艺流程239

4.1.1.4 柜体装配的工艺240

4.1.1.5 柜体接地工艺242

4.1.1.6 柜体的标记、标识与丝网印制243

4.1.1.7 机柜装配后的工序质量检查244

4.1.2 机柜上零部件的安装245

4.1.2.1 安装顺序245

4.1.2.2 柜体内框架的安装245

4.1.2.3 柜体内元器件的安装246

4.1.2.4 电气安装板上元器件的安装246

4.1.2.5 线槽、导轨及端子排的安装248

4.2 零部件的安装250

4.2.1 零部件安装的准备工作250

4.2.1.1 图纸和资料的准备250

4.2.1.2 测量仪表和工具的准备250

4.2.1.3 安装作业条件251

4.2.1.4 常用材料、电气元件的准备251

4.2.1.5 安全生产注意事项251

4.2.2 零部件安装前的检查252

4.2.2.1 机柜零部件检查252

4.2.2.2 电气设备开箱检查253

4.2.3 零部件安装的技术要求255

4.2.3.1 电气元件的安装应符合产品使用说明书的安装要求255

4.2.3.2 发热元件的安装要求256

4.2.3.3 电气元件的安装应考虑设备的接线、使用及维护的方便性256

4.2.3.4 电气间隙及爬电距离257

4.2.3.5 常用低压电气元件的飞弧距离257

4.2.3.6 电气元件安装在可动部件上的要求258

4.2.3.7 电气元件的紧固258

4.2.3.8 元器件及产品的铭牌、标志牌、标字框等的安装259

4.2.4 安装质量检查259

4.2.4.1 安装质量检查方法259

4.2.4.2 安装质量检查的内容及要求259

4.2.4.3 安装质量检验评定标准260

4.2.4.4 低压电器绝缘电阻的测量260

4.2.4.5 元器件安装完毕转交接线工序时，应提交的技术资料和文件261

4.3 印制板上元器件的安装261

4.3.1 电子元器件的筛选与检测261

4.3.2 电子元器件的插装与贴装262

4.3.2.1 元器件的插装方法262

4.3.2.2 通孔插装PCB元件的定位与安放技巧264

4.3.2.3 元器件的贴装方法264

4.3.2.4 贴片工艺常见问题及分析265

4.3.2.5 自动插件机和贴片机的维护与保养要求268

4.3.3 各类元器件安装注意事项269

4.3.3.1 电容器的安装269

4.3.3.2 二极管的安装270

4.3.3.3 晶体三极管的安装270

4.3.3.4 集成电路的安装271

4.3.3.5 光耦合器的安装272

4.3.3.6 印制电路板继电器的安装273

4.3.3.7 其他元器件的安装274

4.4 印制板的装联274

4.4.1 印制板组件装联技术要求274

4.4.1.1 一般要求274

4.4.1.2 安装要求275

4.4.1.3 连接要求275

4.4.1.4 PCB的装联工艺流程275

4.4.1.5 装联质量检验276

4.4.2 印制电路板的焊接277

4.4.2.1 手工焊接的工艺要素277

4.4.2.2 浸焊的工艺要素277

4.4.2.3 波峰焊的工艺要素278

4.4.2.4 回流焊的工艺要素279

4.4.3 清洗与涂层281

4.4.3.1 清洗281

4.4.3.2 涂层283

4.5 低压电器的安装284

4.5.1 断路器安装284

4.5.1.1 低压断路器的安装方式284

4.5.1.2 框架式断路器的安装284

4.5.1.3 塑壳空气断路器的安装285

4.5.1.4 刀开关、刀熔开关的安装286

4.5.2 熔断器安装287

4.5.3 接触器的安装288

4.5.3.1 交流接触器安装前的检查288

4.5.3.2 交流接触器的安装要求289

4.5.4 继电器的安装289

4.5.4.1 继电器的安装位置289

4.5.4.2 继电器的安装方向289

4.5.4.3 继电器的安装要点290

4.5.4.4 插座用继电器安装290

4.5.4.5 热继电器的安装291

4.5.5 电力电容器安装293

4.5.5.1 电容器安装的主要要求293

4.5.5.2 安装操作工艺293

4.5.5.3 电容器安装注意事项295

4.5.5.4 安装质量检查标准295

4.6 电气组件的安装296

4.6.1 热电阻与热电偶的安装296

4.6.1.1 安装前的准备296

4.6.1.2 热电偶测温点安装位置的选择296

4.6.1.3 铠装热电偶与热电阻的安装方法298

4.6.2 PLC安装299

4.6.2.1 PLC的安装环境299

4.6.2.2 PLC的安装要求300

4.6.2.3 PLC的安装方法300

4.6.3 电力半导体器件的安装301

4.6.3.1 半导体功率器件的安装要求301

4.6.3.2 安装步骤301

4.6.3.3 晶闸管的安装302

4.6.3.4 IGBT安装时的注意事项303

4.6.4 其他电气组件的安装方法305

4.6.4.1 按钮和指示灯安装305

4.6.4.2 端子排的安装306

4.6.4.3 电工仪表及其附件306

4.6.4.4 变阻、电阻器件的安装方法307

4.6.4.5 电感类组件的安装308

4.6.4.6 避雷器的安装方法308

4.6.4.7 电磁铁的安装方法308

4.6.4.8 明装插座及面板式插座、开关的安装方法309

4.6.4.9 HZ系列组合开关的安装方法309

第5章 柜内的导线连接310

5.1 接线图310

5.1.1 接线图绘制规则310

5.1.1.1 对电气安装接线图的要求310

5.1.1.2 接线图包含的内容310

5.1.1.3 接线图绘制原则311

5.1.2 电气接线图绘制方法312

5.1.2.1 在原理图上标出接线标号312

5.1.2.2 绘制元件框、元器件符号并分配元件编号313

5.1.2.3 表示接线关系的方法316

5.1.2.4 接线端子编号320

5.1.2.5 标注导线的标称截面和种类321

5.1.3 电气接线图图例321

5.2 导线和电缆选择322

5.2.1 一般要求322

5.2.2 导线322

5.2.2.1 导线分类322

5.2.2.2 导线截面积322

5.2.2.3 导线的绝缘323

5.2.2.4 正常工作时的载流容量324

5.2.2.5 导线和电缆的电压降326

5.2.2.6 短时电流引起热应力时保护导体截面积的计算方法327

5.2.3 软电缆327

5.2.3.1 概述327

5.2.3.2 机械性能327

5.2.3.3 绕在电缆盘上电缆的载流容量328

5.2.4 柜内母线328

5.2.4.1 母线材料选择328

5.2.4.2 母线规格的确定328

5.2.5 鉴别331

5.3 配线工艺设计331

5.3.1 布线总论331

5.3.1.1 总则331

5.3.1.2 能单元电气连接形式的说明332

5.3.1.3 载流部件及其连接332

5.3.2 连接和布线333

5.3.2.1 一般要求333

5.3.2.2 导线和电缆敷设333

5.3.2.3 不同电路的导线333

5.3.2.4 集聚安装333

5.3.2.5 感应电源系统传感器（拾取器）334

和传感转换器之间的连接334

5.3.3 保护性接地要求334

5.3.3.1 结构要求334

5.3.3.2 保护接地端子334

5.3.3.3 保护接地端子的标志和识别334

5.3.4 导线的标识334

5.3.4.1 一般要求334

5.3.4.2 保护导线的标识335

5.3.4.3 中线的标识335

5.3.4.4 颜色的标识335

5.3.5 电柜内配线336

5.3.6 母线工艺设计336

5.3.6.1 母线设计的要素336

5.3.6.2 母线介电设计337

5.3.6.3 母线连接设计338

5.3.6.4 母线保护导体电路342

5.3.7 电柜外配线342

5.3.7.1 一般要求342

5.3.7.2 外部管道342

5.3.7.3 机械移动部件的连接343

5.3.7.4 机械上器件的互连344

5.3.7.5 插头／插座组合344

5.3.7.6 为了装运的拆卸344

5.3.7.7 备用导线345

5.3.8 通道、接线盒与其他线盒345

5.4 导线加工工艺346

5.4.1 导线加工步骤346

5.4.1.1 图纸和资料的准备346

5.4.1.2 线束材料、加工设备、工具的准备347

5.4.1.3 线束加工的工艺流程347

5.4.2 线束加工的技术要求348

5.4.2.1 线束的技术要求348

5.4.2.2 导线端头的制作要求349

5.4.2.3 标号管的制作要求349

5.4.3 线束工的工艺要求350

5.4.3.1 确定下线长度350

5.4.3.2 导线下线及端部的绝缘剥除350

5.4.3.3 导线标记套管制作与套装352

5.4.3.4 冷压接头的压接工艺要求352

5.4.3.5 端子压接的质量检查要点354

5.4.3.6 接线端子压接过程可能出现的问题及处理354

5.4.3.7 接线端头的焊接要求354

5.4.4 线束质量的检验355

5.4.4.1 抽样方法355

5.4.4.2 检验设备355

5.4.4.3 检验项目和方法355

5.5 母线加工及安装工艺357

5.5.1 生产准备357

5.5.1.1 资料357

5.5.1.2 材料要求357

5.5.1.3 主要工具、设备及测试器具357

5.5.1.4 施工条件358

5.5.2 母线的加工358

5.5.2.1 母线加工的技术要求358

5.5.2.2 母线加工和安装的工艺流程359

5.5.2.3 母线的下料359

5.5.2.4 孔加工、压母、踏花360

5.5.2.5 母线的弯曲361

5.5.2.6 母线的表面处理362

5.5.3 母线的连接安装363

5.5.3.1 母线装联的技术要求363

5.5.3.2 母线的焊接364

5.5.3.3 母线架、绝缘母线夹板、支撑绝缘子的安装方法365

5.5.3.4 硬母线的安装366

5.5.3.5 软母线的安装368

5.5.3.6 母线安装应注意的质量问题368

5.5.4 母线加工及安装的质量控制369

5.5.4.1 母线的加工和装配工序检查369

5.5.4.2 在验收时应进行的检查369

5.5.4.3 检验项目369

5.5.4.4 应有的质量记录370

5.6 导线连接工艺371

5.6.1 工艺准备371

5.6.1.1 使用材料371

5.6.1.2 设备工具372

5.6.1.3 生产准备373

5.6.2 接线方式与接线工艺流程373

5.6.3 柜内接线的技术要求373

5.6.3.1 控制柜内接线的总体要求373

5.6.3.2 导线连接的布线要求374

5.6.3.3 导线连接对接线端头的要求374

5.6.3.4 各种电气元件的接线要求374

5.6.3.5 接线端子的接线要求374

5.6.3.6 可动部位导线连接的要求375

5.6.3.7 接地的接线要求375

5.6.3.8 锡焊连接的接线要求375

5.6.4 接线工艺要求375

5.6.4.1 接线生产准备375

5.6.4.2 接线过程及工艺要求377

5.6.4.3 接线工序质量检查381

5.6.5 布线381

5.6.5.1 布线技术要求381

5.6.5.2 导线整理工艺381

5.6.5.3 线束布置工艺382

5.6.5.4 导线的绑扎384

5.6.5.5 导线的固定支撑（线卡）工艺385

5.6.6 接线质量的检验386

5.6.6.1 检验程序386

5.6.6.2 外观检查386

5.6.6.3 接线质量的测试388

参考文献390