CN102278359A - 一种系列风力发电机及轴承用垫圈及其复合加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明的名称为一种系列风力发电机及轴承用垫圈及其复合加工工艺。属于垫圈及垫片类零件磨加工技术领域。它主要是解决现有的问题。它主要特征是：垫圈采用20#钢板制成，垫圈0.6~0.9mm深度的表层为经渗碳淬火、回火炉热处理、硬度为55~62HRC的表层，心部硬度为28~33HRC；工艺为将20#钢板剪切成条型直料段、冲压成型、喷丸处理、进行外径软磨磨和平端面磨削加工、渗碳淬火及回火热处理、无心外圆磨削加工、退磁清洗和清洗防锈。具有加工工序少、加工成本低及材料利用率高、生产效率高、适合批量生产的特点，主要用于系列风力发电机及轴承用垫圈及其复合工艺的加工。

Description

一种系列风力发电机及轴承用垫圈及其复合加工工艺
    技术领域
本发明属于垫圈及垫片类零件磨加工技术领域。具体涉及一种系列风力发电机及轴承用垫圈及其复合加工工艺，尤其涉及一种系列风力发电机用垫圈及其复合加工工艺。
    背景技术
大连重工起重集团华锐风电事业部现在主要负责生产3兆瓦级风力发电机组，产量近年来稳步大幅增长，2011年计划生产风电机组2500台。除了1.5兆瓦风机外，华锐风电现重点在研发生产3兆瓦机组，3兆瓦风机是目前风电市场的主流机型。一台3兆瓦风机用4台偏航驱动器和3台变浆驱动器。目前华锐首批3兆瓦机组各部件主要依靠进口。偏航驱动器中存在5种规格垫圈数量36个，变浆驱动器中存在7种规格垫圈，数量为34个。上述不同规格垫圈是指外径φ40～φ130MM,内经φ25～φ90MM，高度2.9～5MM不同规格的产品垫圈。
目前，该类垫圈产品主要采用轴承钢（GGr15）材料，经过锻造进行毛坯成型的，存在如下不足之处：
1、采用轴承钢（GGr15）材料加工工艺流程为：棒料加热切成料段－料段加热锻造成型（两片合锻）－球化退火－车端面及外、内经倒角－车另端面及外、内经倒角－切断－平端面（或磨端面）－淬火、回火－磨平面，不足之处是：
A、由于加工工序长，比采用20#钢板多5道工序，生产周期长，生产成本高，生产效率低；加工产品消耗每吨材料至少增加2000元费用，生产周期至少增加15天，生产效率至少降低30%。
B、由于采用锻件，加工2件产品，至少1.5个产品被车掉，材料利用率只有45%。
C、垫圈的壁厚（外径减内经之半）大于16MM以上，车加工无法切断，只能采用锯切，这样材料利用率很低（如：垫圈尺寸：外径87MM,内经48MM，高度4MM，锯切消耗材料3MM，平端面1MM，磨加工0.5MM，这样，至少一个产品被消耗掉）；另外，垫圈尺寸：外径72MM,内经42MM，高度3MM的产品，车加工装夹很困难，只能采用单头平面磨，加工成本大幅上升。            
发明内容
本发明的目的就是针对上述不足之处而提供一种工序少、加工成本低、材料利用率高、生产效率高、适合批量生产的垫圈及其制造方法。
本发明垫圈的技术解决方案是：一种系列风力发电机及轴承用垫圈，包括垫圈，其特征是：所述的垫圈为采用20#钢板制成的垫圈；该垫圈0.6~0.9MM深度的表层为经渗碳淬火、回火炉热处理、硬度为55~62HRC的表层；该垫圈除上述表层外的心部为硬度28~33HRC的心部。
本发明的技术解决方案中所述的垫圈外径为φ40～φ130MM、内经为φ25～φ90MM、高度为2.9～5MM。
本发明垫圈复合加工工艺的技术解决方案是：一种系列风力发电机及轴承用垫圈复合加工工艺，其特征在于包括以下工艺步骤：
⑴、按照工艺设计要求将20#钢板剪切成条型直料段；
⑵、将条型直料段按照工艺设计要求冲压成型；
⑶、将冲压成型毛坯喷丸处理；
⑷、采用无心外圆通过磨磨床将喷丸处理的毛坯进行外径软磨磨，和平端面磨削加工；
⑸、采用车加工将平端面处理后的毛坯车内经及倒角；产品尺寸，控制在工艺设计技术要求范围内；
⑹、采用多用炉将车加工毛坯进行渗碳淬火及回火技术参数控制在工艺设计技术要求范围内；
⑺、采用无心外圆通过磨磨床和平端面磨床将热处理的毛坯进行磨削加工，尺寸及平行差控制在工艺设计技术要求范围内；
⑻、采用喷淋式清洗机将精磨台阶后的小外径成品尺寸料段进行退磁清洗和清洗防锈。
本发明垫圈复合加工工艺的技术解决方案中所述的条型直料段是根据外径φ40～φ130MM，内经φ25～φ90MM，高度2.9～5MM不同规格的产品要求剪切成，并冲压成型的；喷丸处理后毛坯进行外径软磨和平端面磨削加工时，外径尺寸公差控制在0.08MM以内，高度尺寸公差控制在0.08MM以内，平行差控制在0.08MM以内；毛坯车内经及倒角时，内径尺寸公差控制在0.1MM以内；毛坯进行渗碳淬火、回火炉进行热处理有效硬度深度为0.7~1.2MM，硬度为55~62HRC，心部硬度28~33HRC；无心外圆通过磨磨床和平端面磨床进行磨削加工时，外、内径尺寸公差控制在0.15MM以内，高度尺寸公差控制在0.06MM以内，内平行差控制在0.015以内。
本发明首次采用20#钢板将冲压成型的毛坯经软磨、车内经及倒角、渗碳淬火和磨加工成垫圈成品尺寸，外径尺寸公差控制在0.08MM以内，内径尺寸公差控制在0.1MM以内，高度尺寸公差控制在0.08MM内，平行差控制在0.08MM以内的系列垫圈。本发明首次采用20#钢板将冲压成型的毛坯，既避免采用轴承钢（GGr15）材料加工工序多、加工成本高、材料利用率低、生产效率低的不足，又避免采用普轴承钢（GGr15）材料加工工序的垫圈的壁厚（外径减内经之半）大于16MM以上，车加工无法切断的不足，并可批量生产，加工效率大大提高。本发明克服了现有采用普轴承钢（GGr15）材料加工垫圈工序的工艺的不足，具有加工工序少、加工成本低及材料利用率高、生产效率高、适合批量生产的特点。本发明主要用于系列风力发电机及轴承用垫圈及其复合工艺的加工。
附图说明
图1为本发明的产品结构示意图。 
具体实施方式
如图1所示。3兆瓦风机用4台偏航驱动器和3台变浆驱动器中的垫圈1的尺寸如下：外径为87MM、内径直径为48MM、高度为4MM，垫圈1采用20#钢板制成，0.6~0.9MM深度的表层为经渗碳淬火、回火炉热处理、硬度为55~62HRC的表层2，除上述表层2外的垫圈心部3硬度为28~33HRC，以形成表面硬度与心部硬度差，从而提高产品抗冲击性能及节能。本发明加工该垫圈1的复合工艺如下：
⑴、将直径为φ880 －0.15MM、内径直径为47MM+0.15 +0.05、高度为5-0.15 -0.05MM在350KN压力机上成型； 
⑵、将冲压成型毛坯喷丸处理；
⑶、采用M10200无心外圆通过磨磨床将喷丸处理的毛坯进行外径软磨磨，和平端面磨削加工；外径尺寸公差控制在0.08MM以内，高度尺寸公差控制在0.08MM以内，平行差控制在0.08MM以内；
⑷、采用车加工将平端面处理后的毛坯车内经及倒角；加工到产品尺寸，内径尺寸公差控制在0.1MM以内；
⑸、采用多用炉将车加工毛坯进行渗碳淬火，渗碳温度720度、回火炉温度180度进行热处理有效硬度深度为0.7~1.2MM，硬度为55~62HRC，心部硬度28~33HRC。
⑹、采用M10200无心外圆通过磨磨床和平端面磨床将热处理的毛坯进行磨削加工成垫圈成品尺寸，外、内径尺寸公差控制在0.15MM以内，高度尺寸公差控制在0.06MM以内，内平行差控制在0.015以内；
⑺、采用喷淋式清洗机将精磨台阶后的小外径成品尺寸料段进行退磁清洗和清洗防锈。
经加工上述微型高精度台阶轴2200件，合格率达99%，每班生产12000件／8小时。

Claims (4)

1.一种系列风力发电机及轴承用垫圈，包括垫圈（1），其特征是：所述的垫圈（1）为采用20#钢板制成的垫圈；该垫圈（1）0.6~0.9MM深度的表层为经渗碳淬火、回火炉热处理、硬度为55~62HRC的表层（2）；该垫圈（1）除上述表层外的心部（3）为硬度28~33HRC的心部。
2.如权利要求1所述的一种系列风力发电机及轴承用垫圈，其特征是：所述的垫圈（1）外径为φ40～φ130MM、内经为φ25～φ90MM、高度为2.9～5MM。
3.一种制造权利要求1所述的一种系列风力发电机及轴承用垫圈的复合加工工艺，其特征在于包括以下工艺步骤：
⑴、按照工艺设计要求将20#钢板剪切成条型直料段；
⑵、将条型直料段按照工艺设计要求冲压成型；
⑶、将冲压成型毛坯喷丸处理；
⑷、采用无心外圆通过磨磨床将喷丸处理的毛坯进行外径软磨磨，和平端面磨削加工；
⑸、采用车加工将平端面处理后的毛坯车内经及倒角；产品尺寸，控制在工艺设计技术要求范围内；
⑹、采用多用炉将车加工毛坯进行渗碳淬火及回火技术参数控制在工艺设计技术要求范围内；
⑺、采用无心外圆通过磨磨床和平端面磨床将热处理的毛坯进行磨削加工，尺寸及平行差控制在工艺设计技术要求范围内；
⑻、采用喷淋式清洗机将精磨台阶后的小外径成品尺寸料段进行退磁清洗和清洗防锈。
4.如权利要求3所述的系列风力发电机及轴承用垫圈的复合加工工艺，其特征是：所述的条型直料段是根据外径φ40～φ130MM，内经φ25～φ90MM，高度2.9～5MM不同规格的产品要求剪切成，并冲压成型的；喷丸处理后毛坯进行外径软磨和平端面磨削加工时，外径尺寸公差控制在0.08MM以内，高度尺寸公差控制在0.08MM以内，平行差控制在0.08MM以内；毛坯车内经及倒角时，内径尺寸公差控制在0.1MM以内；毛坯进行渗碳淬火、回火炉进行热处理有效硬度深度为0.7~1.2MM，硬度为55~62HRC，心部硬度28~33HRC；无心外圆通过磨磨床和平端面磨床进行磨削加工时，外、内径尺寸公差控制在0.15MM以内，高度尺寸公差控制在0.06MM以，内平行差控制在,0.015以内。
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