CN103862303A - 加工塔架弧形门框的筒形夹具、直角靠模和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加工塔架弧形门框的筒形夹具、直角靠模和方法。该筒形夹具包括与该塔架弧形门框的半径适配且通过支撑杆固定的法兰，以及用于将弧形门框固定在筒形夹具上的第一固定件。该直角靠模包括一底座与底座垂直且用于支撑弧形门框的靠板，以及用于固定弧形门框的坯料的第二固定件。该方法包括根据弧形门框展开尺寸落下的坯料，卷圆弧形门框的坯料后通过筒形夹具和车床加工弧形门框的坯料的上下边缘，再通过直角靠模和铣床加工门框坯料的左右边缘。该筒形夹具、直角靠模结构紧凑使用便捷，加工方法的步骤简单实用，且能够确保加工精度。

Description

加工塔架弧形门框的筒形夹具、直角靠模和方法

技术领域

本发明涉及一种加工塔架弧形门框的筒形夹具、直角靠模和方法。

背景技术

地球上风力资源十分丰富，而风力发电又是风力资源的主要利用形式，利用风力资源产生电能已经成为高速发展的再生清洁能源之一。风能作为一种清洁、无污染的可再生能源，越来越受到人们的重视，因而风力发电成为世界各国普遍关注的可再生能源开发项目之一。

风力机塔架设计中门框强度是十分重要的，尤其大型兆瓦级风力机塔架中的门框的强度更是直接关系塔架能否安全运行的关键，它是影响塔架安全的重要零部件之一。

如图1所示，通常风力机塔架门框200采用厚钢板切割或压制成椭圆形平面式门框，然后将它焊接在已经在塔架上预先切割好与门框200的外形相同的塔筒100上。而对弧型门框尺寸和精度要求很高，在实际的生产和加工方面有较大的困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中的加工方法难以满足塔架弧型门框的尺寸和精度要求的缺陷，提供了一种加工塔架弧形门框的筒形夹具、直角靠模和方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供了一种用于加工塔架弧形门框的筒形夹具，其特点在于，其包括若干平行设置且外径与该塔架弧形门框适配的法兰，上、下相邻的所述法兰通过若干纵向延伸的支撑杆连接；该筒形夹具还包括若干用于固定该塔架弧形门框的第一固定件，所述弧形门框贴合于所述法兰后通过该第一固定件固定，以便对该塔架弧形门框的上、下边缘的焊接坡口和削薄面进行加工。

其中，该第一固定件均包括一第一压板，该法兰的侧面设有若干螺孔，所述第一压板压住该塔架弧形门框后通过一螺钉与该法兰连接。

其中，所述第一固定件位于该塔架弧形门框的左、右边缘。

本发明还提供了一种用于加工塔架弧形门框的直角靠模，其特点在于，其包括一底座，在该底座上设有一与该底座垂直的靠板；该直角靠模还包括若干用于将该塔架弧形门框固定于该靠板上的第二固定件，以便对该塔架弧形门框的左、右边缘的焊接坡口和削薄面进行加工。

其中，该第二固定件包括若干设置在该靠板侧面且横向延伸的滑槽；在所述滑槽中均设有一螺栓，所述螺栓成水平设置且与该滑槽垂直；该第二固定件还包括一个用于将该塔架弧形门框抵压于该靠板上的第二压板，该第二压板横跨该塔架弧形门框中间的人孔。

本发明还提供了一种用于加工塔架弧形门框的方法，其特点在于，其包括如下步骤：

S₁、根据弧形门框的预设尺寸形成弧形门框的展开坯料；

S₂、通过卷板设备卷圆该塔架弧形门框的坯料；

S₃、在该塔架弧形门框的坯料的中间部位切割人孔；

S₄、加工S₃中的弧形门框的坯料的上、下边缘的焊接坡口和削薄面；

S₅、加工S₄中的弧形门框的坯料的左、右边缘的焊接坡口和削薄面；

S₆、形成弧形门框成品。

其中，在步骤S₄中还包括如下步骤：

S₄₁、将步骤S₃中的弧形门框的坯料安装至筒形夹具；

S₄₂、将该筒形夹具固定到立式车床的工作平台；

S₄₃、加工该塔架弧形门框的坯料的上边缘的焊接坡口和削薄面；

S₄₄、拆下该塔架弧形门框的坯料并上、下对调后再固定于该筒形夹具；

S₄₅、加工该塔架弧形门框的坯料的下边缘的焊接坡口和削薄面。

其中，在步骤S₅中还包括如下步骤：

S₅₁、将加工完上、下边缘的弧形门框的坯料安装至直角靠模上；

S₅₂、将直角靠模固定至铣床的工作平台；

S₅₃、加工该塔架弧形门框的坯料的左边缘的焊接坡口和削薄面；

S₅₄、加工该塔架弧形门框的坯料的右边缘的焊接坡口和削薄面。

其中，在步骤S₂中还包括对弧形门框的坯料进行圆弧度校准的步骤。

本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

本发明的积极进步效果在于：本发明的筒形夹具和直角靠模结构紧凑、使用便捷。本发明的加工塔架弧形门框的方法能确保加工效率和加工精度，从而提高生产效率和保证焊缝质量，使得塔架弧形门框的受力状况好，应力集中程度小，提高了塔架的安全性能，且弧形的结构降低了对门框材料厚度的要求，使得能够采用相对现有技术中更薄的材料，降低了采购难度和生产成本。

附图说明

图1为现有技术中风力塔架的弧形门框的结构示意图。

图2为本发明中的塔架弧形门框的结构示意图。

图3为本发明的塔架弧形门框边缘设置的焊接坡口和削薄面的示意图。

图4为本发明中筒形夹具的结构示意图。

图5为沿图4中A-A剖切线剖切后的剖视图。

图6为本发明的弧形门框的坯料安装至筒形夹具后开始加工上边缘时的结构示意图。

图7为图6中B-B剖切线剖切后的剖视图。

图8为图7中的A部放大图。

图9为本发明中的弧形门框固定于直角靠模上对弧形门框的坯料左、右边缘进行加工时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图2~9对本发明做进一步说明。

如图2和3所示，本实施例中的塔架的弧形门框300的横截面成弧形，且该弧形所在的圆与塔筒100的横截面所在的圆为等圆。由于弧形门框300所用的板材会厚于塔筒100所用的材料，为了使得弧形门框300与塔筒100相邻的位置能够更为平滑地过渡，减小应力集中，故在弧形门框300的上、下边缘以及左、右边缘均设有两条削薄面301，使得弧形门框300边缘的厚度与塔架100的厚度基本相等。此外，为了确保弧形门框300与塔筒100焊接的要求，在弧形门框300的上、下边缘以及左、右边缘还设有两条焊接坡口302。如图3仅以弧形门框300的下边缘处的剖切为例，弧形门框其余边缘的削薄面和焊接坡口可参考图3。

其中，弧形门框的上、下边缘作为塔筒的环焊缝，弧形门框的左、右边缘为塔筒的纵焊缝。

由于火焰切割难以保证弧形门框的坡口和削薄面的公差要求，并且若切割火焰不稳定容易造成切割面的质量及尺寸公差超标。一片塔架的门板重量约为1~3吨，若公差不能达到要求，将会对生产商造成极大的损失。为此，本实施例还提供了用于加工塔架的弧形门框的上、下边缘的筒形夹具和用于加工弧形门框的左、右边缘的直角靠模。

如图4和5所示，该筒形夹具包括了三个上下分布的法兰1。法兰1的半径与弧形门框300的半径适配。相邻的法兰1之间通过若干支撑杆2连接。

如图6~8所示，该筒形夹具还包括用于将弧形门框的坯料300’固定在法兰1上的第一固定件3。每个第一固定件3均包括一块成“L”型的第一压板32，该第一压板32的一段与弧形门框的坯料300’的表面抵压，另一段的自由端抵靠在法兰1的边缘。在与弧形门框的坯料300’抵压的一段设有通孔，在法兰1上设有若干螺孔，第一压板32就位以后通过一螺钉31与法兰1固定，从而达到将弧形门框的坯料300’固定到筒形夹具上的目的。

如图9所示，本实施例中的直角靠模包括一底座41，在该底座41上设有一与该底座41垂直的靠板42；该直角靠模还包括若干用于将该塔架弧形门框的坯料300’固定于该靠板42上的第二固定件，以便对该塔架弧形门框的左、右边缘的所述焊接坡口和削薄面进行加工。所述第二固定件包括若干设置在该靠板42侧面且横向延伸的滑槽（图中未示）；在所述滑槽中均设有一螺栓44，所述螺栓44成水平设置且与该滑槽垂直。该第二固定件还包括一用于将该塔架弧形门框的坯料300’抵压于该靠板42上的第二压板43，该第二压板43横跨该塔架弧形门框的坯料300’中间的人孔。

下面结合附图6和9对本实施例中加工弧形门框的方法做进一步说明，其包括如下步骤：

S₁、根据弧形门框的展开尺寸形成弧形门框的坯料。

S₂、通过卷板设备卷圆该塔架弧形门框的坯料；在卷圆的过程中还要对正在卷圆的弧形门框的坯料进行圆弧度校准。

S₃、在该塔架弧形门框的坯料的中间部位切割人孔，该步骤可采用现有技术中的设备和方式实现，在此不再赘述。

S₄、加工S₃中的弧形门框的坯料的上、下边缘的焊接坡口和削薄面。其中，包括如下步骤：

S₄₁、将步骤S₃中的弧形门框的坯料安装至筒形夹具；

S₄₂、将该筒形夹具固定到立式车床的工作平台402，其固定方式可以采用工作平台402上固有的滑槽和滑块403（见图7）实现，即将筒形夹具放置工作平台402后沿筒形夹具的径向移动两滑块403直至其夹紧弧形门框的坯料的表面或者法兰的外表面然后锁紧。所述滑槽和滑块403的结构为现有技术，在此不再展开说明。在安装筒形夹具的时候需要用千分表将筒形夹具的中心调整至与工作平台402一致。

S₄₃、立式车床的车刀401抵靠于弧形门框的坯料300’朝向上方的上边缘，加工该塔架弧形门框的坯料300’上边缘的焊接坡口和削薄面；

S₄₄、待上边缘加工完毕后拆下该塔架弧形门框的坯料300’并将弧形门框的坯料300’上、下对调后再固定于该筒形夹具；

S₄₅、立式车床的车刀抵靠于弧形门框的坯料300’朝向上方的下边缘，加工该塔架弧形门框的坯料300’的下边缘的焊接坡口和削薄面。

S₅、加工弧形门框的坯料300’的左、右边缘的焊接坡口和削薄面；其中包括如下步骤：

S₅₁、将加工完上、下边缘的弧形门框的坯料300’安装至直角靠模上；

S₅₂、将直角靠模固定至铣床500的工作平台502，在工作平台502上同样设有滑槽和滑块，底座41上开设有通孔，通过螺栓与工作平台502的滑块固定。在铣床刀具的主轴上安装一个千分表，分别测量弧形门框的上、下边缘和左、右边缘，保证弧形门框将要加工的边内外壁和厚度侧的面垂直于工作平台502。

S₅₃、铣刀501移至弧形门框的坯料300’的左侧，调整工作平台502与铣刀401的角度，该角度与待形成的焊接坡口的倾角相等，然后加工弧形门框的坯料300’左边缘的焊接坡口；左边缘的焊接坡口加工完毕后再次调整工作平台502与铣刀401的角度，此时该角度与待形成的削薄面的倾角相等，然后加工弧形门框的坯料300’左边缘的削薄面。

S₅₄、铣刀501移至弧形门框的坯料300’的右侧，调整工作平台502与铣刀401的角度，该角度与待形成的焊接坡口的倾角相等，然后加工弧形门框的坯料300’右边缘的焊接坡口；右边缘的焊接坡口加工完毕后再次调整工作平台502与铣刀401的角度，此时该角度与待形成的削薄面的倾角相等，然后加工弧形门框的坯料300’右边缘的削薄面。

S₆、形成弧形门框成品。

Claims (9)

1.一种用于加工塔架弧形门框的筒形夹具，其特征在于，其包括若干平行设置且外径与该塔架弧形门框适配的法兰，上、下相邻的所述法兰通过若干纵向延伸的支撑杆连接；该筒形夹具还包括若干用于固定该塔架弧形门框的第一固定件，所述弧形门框贴合于所述法兰后通过该第一固定件固定，以便对该塔架弧形门框的上、下边缘的焊接坡口和削薄面进行加工。

2.如权利要求1所述的筒形夹具，其特征在于，该第一固定件均包括一第一压板，该法兰的侧面设有若干螺孔，所述第一压板压住该塔架弧形门框后通过一螺钉与该法兰连接。

3.如权利要求2所述的筒形夹具，其特征在于，所述第一固定件位于该塔架弧形门框的左、右边缘。

4.一种用于加工塔架弧形门框的直角靠模，其特征在于，其包括一底座，在该底座上设有一与该底座垂直的靠板；该直角靠模还包括若干用于将该塔架弧形门框固定于该靠板上的第二固定件，以便对该塔架弧形门框的左、右边缘的焊接坡口和削薄面进行加工。

5.如权利要求4所述的直角靠模，其特征在于，该第二固定件包括若干设置在该靠板侧面且横向延伸的滑槽；在所述滑槽中均设有一个螺栓，所述螺栓成水平设置且与该滑槽垂直；该第二固定件还包括一个用于将该塔架弧形门框抵压于该靠板上的第二压板，该第二压板横跨该塔架弧形门框中间的人孔。

6.一种加工塔架弧形门框的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S₁、根据弧形门框的展开尺寸形成弧形门框的坯料；

S₂、通过卷板设备卷圆该塔架弧形门框的坯料；

S₃、在该塔架弧形门框的坯料的中间部位切割人孔；

S₄、加工S₃中的弧形门框的坯料的上、下边缘的焊接坡口和削薄面；

S₅、加工S₄中的弧形门框的坯料的左、右边缘的焊接坡口和削薄面；

S₆、形成弧形门框成品。

7.如权利要求6所述的加工塔架弧形门框的方法，其特征在于，在步骤S₄中还包括如下步骤：

S₄₁、将步骤S₃中的弧形门框的坯料安装至筒形夹具；

S₄₂、将该筒形夹具固定到立式车床的工作平台；

S₄₃、加工该塔架弧形门框的坯料的上边缘的焊接坡口和削薄面；

S₄₄、拆下该塔架弧形门框的坯料并上、下对调后再固定于该筒形夹具；

S₄₅、加工该塔架弧形门框的坯料的下边缘的焊接坡口和削薄面。

8.如权利要求7所述的加工塔架弧形门框的方法，其特征在于，在步骤S₅中还包括如下步骤：

S₅₁、将加工完上、下边缘的弧形门框的坯料安装至直角靠模上；

S₅₂、将直角靠模固定至铣床的工作平台；

S₅₃、加工该塔架弧形门框的坯料的左边缘的焊接坡口和削薄面；

S₅₄、加工该塔架弧形门框的坯料的右边缘的焊接坡口和削薄面。

9.如权利要求8所述的加工塔架弧形门框的方法，其特征在于，在步骤S₂中还包括对该塔架弧形门框的坯料进行圆弧度校准的步骤。

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