CN107378572B - 用于加工风力发电机定子盘的工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于加工风力发电机定子盘的工装，包括用于支撑待加工定子盘的支撑构件，待加工定子盘包括大端向上的环状锥形壳体，支撑构件的上支撑面与环状锥形壳体的锥面相匹配，支撑构件的下支撑面固定设置在底盘或地面上，支撑构件上固定设有若干个呈环形分布的定位结构件，定位结构件用于对待加工定子盘定位，支撑构件上还设有若干个呈环形布置的压紧机构。本发明通过定子盘工装的结构的巧妙设置，确保定子盘在工装中定位准确，施焊过程中有足够的反变形作用力作用于产品上，防止定子盘产生过大变形，工装本身自重11吨，刚性较大，其支撑构件板厚40mm，采用大型高精密五轴联动加工中心整体加工，确保工装各尺寸达到精确位置尺寸。

Description

用于加工风力发电机定子盘的工装

技术领域

本发明涉及一种用于加工风力发电机定子盘的工装。

背景技术

风力发电机定子盘的结构为上下两个法兰以及中间一个锥筒，板厚分别为35mm、35mm和30mm，最大直径为5730mm，最小直径为3490mm，高度尺寸为451mm，产品构件本身板厚较薄，相对于此大尺寸结构来说，属于薄板件，刚性较弱。由于大结构件本身要全熔透，填充量较大，热熔大，焊接应力大，变形大。对于这样的大型件，如何减小焊接应力，减小变形，成为急需解决的问题；另外，如何实现一套工装却能加工不同尺寸的定子盘也是一个问题。

授权公告号为CN 103659104 B的专利：用于在大型内外薄壁圆锥筒环形空间焊接叶片的工装夹具，其包括内外薄壁圆锥筒置于其上的夹具底座、位于内外薄壁圆锥筒之间环形腔内用于限制环形腔焊接收缩变形的第一组件、用于定位两端焊接于内外薄壁圆锥筒上的空腔叶片焊接位置的第二组件、和用于轴向限制内外薄壁圆锥筒焊接变形的第三组件。其能够保证薄壁环形空间的形状以及叶片焊接位置具有高的精确度。但不能夹紧加工不同尺寸的产品，适应性不好。授权公告号为CN 205914945 U的专利：一种大型风电法兰焊接定位工装，其包括转轴和定位夹持装置；定位夹持装置包括环形板、法兰定位板、安装座定位架、快速夹钳、立柱；环形板的外圈均布有若干安装座定位架，安装座定位架上设有至少一个螺纹定位孔；法兰定位板通过若干立柱与环形板连接，立柱使法兰定位板与环形板形成高度差；法兰定位板上设有若干法兰定位孔，法兰定位孔通过与定位件配合对法兰进行定位，法兰定位板的外圈均布有若干快速夹钳，以将法兰固定夹持在法兰定位板上；转轴与定位夹持装置的环形板连接，转轴转动带动定位夹持装置自转。其定位准确快捷，焊接操作方便。但若对于大尺寸薄板件，其无法解决刚性弱、焊接应力大的问题，也不能保证夹紧力一致。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种用于加工风力发电机定子盘的工装，确保施焊过程中有足够的反变形作用力作用于产品上，防止定子盘产生过大变形，减小焊接应力，减小变形，确保焊接后整体的直线度，能保证各夹紧力的一致，且能调整适应不同尺寸的定子盘的夹紧焊接。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种用于加工风力发电机定子盘的工装，包括用于支撑待加工定子盘的支撑构件，待加工定子盘包括大端向上的环状锥形壳体，支撑构件的上支撑面与环状锥形壳体的锥面相匹配，支撑构件的下支撑面固定设置在底盘或地面上，支撑构件上固定设有若干个呈环形分布的定位结构件，定位结构件用于对待加工定子盘定位，支撑构件上还设有若干个呈环形布置的压紧机构。工装本身自重11吨，刚性较大，其支撑构件板厚40mm，采用大型高精密五轴联动加工中心整体加工，确保工装各尺寸达到精确位置尺寸；确保定子盘在工装中定位准确，通过支撑构件确保施焊过程中有足够的反变形作用力作用于产品上，防止定子盘产生过大变形，通过定位结构件和压紧机构的配合实现定位准确。

为实现定子盘的环状锥形壳体及法兰定位的准确，优选的技术方案是，支撑构件为一个设有若干个径向凹槽且大端向上的环形锥台；所述定位结构件为若干组与环形锥台一体成型的挡板，每组挡板设有两块，分别设置在环形锥台的外环上和内环上，挡板与定子盘法兰相切设置，且垂直于底盘或地面。凹槽的设置是为了便于焊接，因为不论是定子盘的上法兰还是下法兰还是其环状锥形壳体，一般都是由四片相同的部分焊接而成。

为减少支撑构件的用材且同样达到准确的定位要求，优选的技术方案是，支撑构件为若干个与底盘或地面垂直设置的支撑板，支撑板的一边支撑在底盘或地面上，另一边支撑在环状锥形壳体的锥面上；所述定位结构件为若干组挡板，每组挡板设有两块，分别设置在支撑板的横向两端，挡板与定子盘法兰相切设置，且垂直于底盘或地面。挡板用于保证法兰的定位，确保法兰在正确的位置上。支撑板板厚40mm，在支撑板的两侧还可设置与支撑板一体成型的加强筋用于进一步加强支撑板的刚性。

为保证在夹紧力状态下施焊，优选的技术方案为，压紧机构包括转动设置在挡板上的定子盘法兰压板和环状锥形壳体压板，其中环状锥形壳体压板通过螺柱螺母机构拆装式固定在环状锥形壳体上；所述定子盘法兰压板上设置腰形通孔，螺栓通过腰形通孔和支撑构件上的螺孔将定子盘法兰压板紧固在定子盘法兰上。定子盘法兰压板转动设置的方式更为灵活，在不需夹紧时转动它，便于拿起焊接好的成品；配合环状锥形壳体压板及螺柱螺母机构的设置实现待加工定子盘环状锥形壳体的夹紧。

为实现夹紧操作的高效，优选的技术方案是，压紧机构包括转动设置在挡板上的定子盘法兰压板、连接在环状锥形壳体上的环状锥形壳体压板、分别设置在定子盘法兰压板和环状锥形壳体压板上的气缸，定子盘法兰压板和环状锥形壳体压板上分别设置腰形通孔，定位销通过腰形通孔和支撑构件上的通孔将定子盘法兰压板定位在挡板上或将环状锥形壳体压板定位在环状锥形壳体上；气缸的活塞杆的露出端固连压板，压板上设有与定位销适配的凹槽。

为实现夹紧力的一致，优选的技术方案是，在定子盘法兰压板和环状锥形壳体压板下面设有压力传感器；在压力传感器与定子盘法兰压板和/或环状锥形壳体压板之间还设置有夹紧力调节垫片。夹紧力调节垫片根据压力传感器表现出的数值，哪里的压力小了再添加前述的夹紧力调节垫片，不是一直设置在压力传感器与定子盘法兰压板和/或环状锥形壳体压板之间的。

为实现待加工定子盘环状锥形壳体夹紧的简便与有效，优选的技术方案为，螺柱螺母机构设有若干组，每组均包括一个带有外螺纹的螺柱和与螺柱匹配设置的螺母，所述支撑构件上设有和螺柱匹配的插孔，所述环状锥形壳体压板设有腰形通孔，腰形通孔的宽与螺柱的外径相匹配，螺柱通过前述腰形通孔、环状锥形壳体上的孔插入插孔中；所述待加工定子盘环状锥形壳体上的孔有矩形孔和/或异形孔；矩形孔设有六个，异形孔设有十二个。每一个矩形孔两侧各设有一个异形孔，形成等腰三角形布置；所述三角形板设有十八个，每一个位于一个矩形孔或一个异形孔的正下方。在定子盘上的异形孔不是常规的异形孔，业内俗称“笑脸孔”。孔的数量当然也可以根据实际情况有所调整。

为兼顾成本和加工的便利性，优选的技术方案为，待加工定子盘为一个上法兰和一个下法兰以及上法兰与下法兰之间的环状锥形壳体焊接构成；且上法兰、下法兰与环状锥形壳体各自均由四片完全相同的部分焊接构成。当然，上法兰/或下法兰/或环状锥形壳体也可分别由三片或五片或六片或八片等完全相同的部分构成，但片数多焊缝多，片数少不易加工，浪费多，所以综合考虑，优选方案为四片。

为实现一套工装却能夹紧加工不同尺寸的定子盘，优选的技术方案为，支撑构件由下半部分的固定件和上半部分的活动件构成，固定件的上表面设有“T”形槽或燕尾槽，活动件为下表面与“T”形槽或燕尾槽适配的插块，插块的上表面用于支撑环状锥形壳体，插块的上表面与环状锥形壳体相适配；支撑构件滑动设置在底盘上，底盘上设置径向的滑槽，底盘上还设置若干个与滑槽垂直的定位销。插块的上表面可以是平面、凹面或凸面，具体根据待加工产品的情况而定。

为实现通过电磁吸合的方式实现夹紧，优选的技术方案为，支撑构件为铁质，所述支撑构件由下半部分的固定件和上半部分的活动件构成，活动件的上表面用于支撑环状锥形壳体，且与环状锥形壳体相适配；活动件的下表面与固定件的上表面相适配；支撑构件滑动设置在底盘上，底盘上设置径向的滑槽，底盘上还设置若干个与滑槽垂直的定位销；支撑构件与线圈相连；底盘采用水泥制成或采用不导磁的不锈钢材质制成；固定件的上表面上还固定设置有橡胶条。

本发明的优点和有益效果在于：

1、通过定子盘工装的结构的巧妙设置，减小了焊接应力，减小变形，确保定子盘在工装中定位准确，施焊过程中有足够的反变形作用力作用于产品上，防止定子盘产生过大变形；

2、工装本身自重11吨，刚性较大，其支撑构件板厚40mm，采用大型高精密五轴联动加工中心整体加工，确保工装各尺寸达到精确位置尺寸；

3、通过气动或电磁的方式，能够实现同步夹紧的动作，省时高效；

4、定子盘法兰压板转动设置的方式更为灵活，在不需夹紧时转动它，便于拿起焊接好的成品；配合环状锥形壳体压板及螺柱螺母机构的设置实现待加工定子盘环状锥形壳体的夹紧；

5、上法兰、下法兰与环状锥形壳体各自均由四片完全相同的部分构成，焊缝不多，仅四条，易加工，浪费少，兼顾了成本和加工的便利性；

6、压力传感器配合夹紧力调节垫片能够调整压力以实现每个压板的夹紧力一致，避免出现夹紧力不均而导致的；

7、支撑构件滑动设置以及支撑构件本身活动件或插块的更换，可以实现不同尺寸定子盘的加工，实现了在一套工装上可以加工不同尺寸的定子盘。

附图说明

图1是本发明用于加工风力发电机定子盘的工装使用状态示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2的仰视图；

图4是图2的Q-Q向剖面图；

图5是图4的左边部分的放大示意图；

图6是图1中其中一个螺柱螺母机构拧紧后的示意图；

图7是图1中支撑板的放大示意图；

图8是图2中两片环状锥形壳体分开的状态示意图；

图9是本发明实施例二的工装使用状态示意图；

图10是图9中环状锥形壳体压板部分的放大示意图；

图11是图10中气缸部分的放大示意图；

图12是图9中大法兰处部分定子盘法兰压板和环状锥形壳体压板的放大示意图；

图13是图12中环状锥形壳体压板下增加夹紧力调节垫片后的状态示意图的放大示意图；

图14是图9中支撑板的放大示意图；

图15是图14中支撑板的爆炸图；

图16是实施例二或实施例三中的底盘的俯视图；

图17是本发明实施例三中的支撑板的结构示意图；

图18是图17中支撑板的爆炸图。

图中：1、环状锥形壳体；2、底盘；3、气缸；4、挡板；5、支撑板；6、定子盘法兰压板；7、环状锥形壳体压板；8、腰形通孔；9、螺栓；10、螺柱；11、螺母；12、插孔；13、矩形孔；14、异形孔；15、上法兰；16、下法兰；17、定位销；18、压板；19、压力传感器；20、夹紧力调节垫片；21、固定件；22、活动件；23、滑槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一：

如图1至图8所示，本发明是一种用于加工风力发电机定子盘的工装，包括用于支撑待加工定子盘的支撑构件，待加工定子盘包括大端向上的环状锥形壳体1，支撑构件的上支撑面与环状锥形壳体1的锥面相匹配，支撑构件的下支撑面固定设置在底盘2或地面上，支撑构件上固定设有若干个呈环形分布的定位结构件，定位结构件用于对待加工定子盘定位，支撑构件上还设有若干个呈环形布置的压紧机构。支撑构件为若干个与底盘2或地面垂直设置的支撑板5，支撑板5的一边支撑在底盘2或地面上，另一边支撑在环状锥形壳体1的锥面上；所述定位结构件为若干组挡板4，每组挡板4设有两块，分别设置在支撑板5的横向两端，挡板4与定子盘法兰相切设置，且垂直于底盘2或地面。压紧机构包括转动设置在挡板4上的定子盘法兰压板6和环状锥形壳体压板7，其中环状锥形壳体压板7通过螺柱10螺母11机构拆装式固定在环状锥形壳体1上；所述定子盘法兰压板6上设置腰形通孔8，螺栓9通过腰形通孔8和支撑构件上的螺孔将定子盘法兰压板6紧固在定子盘法兰上。也可在定子盘法兰压板6和环状锥形壳体压板7下面设有压力传感器19；螺柱10螺母11机构设有若干组，每组均包括一个带有外螺纹的螺柱10和与螺柱10匹配设置的螺母11，所述支撑构件上设有和螺柱10匹配的插孔12，所述环状锥形壳体压板7设有腰形通孔8，腰形通孔8的宽与螺柱10的外径相匹配，螺柱10通过前述腰形通孔8、环状锥形壳体1上的孔插入插孔12中；所述待加工定子盘环状锥形壳体1上的孔有矩形孔13和/或异形孔14；矩形孔13设有六个，异形孔14设有十二个。待加工定子盘为一个上法兰15和一个下法兰16以及上法兰15与下法兰16之间的环状锥形壳体1焊接构成；且上法兰15、下法兰16与环状锥形壳体1各自均由四片完全相同的部分焊接构成。

实施例二：

与实施例一的不同在于，如图9至图16所示(为便于图示，图9仅示出部分气缸3，且未示出压板18)，压紧机构包括转动设置在挡板4上的定子盘法兰压板6、连接在环状锥形壳体1上的环状锥形壳体压板7、分别设置在定子盘法兰压板6和环状锥形壳体压板7上的气缸3，定子盘法兰压板6和环状锥形壳体压板7上分别设置腰形通孔8，定位销17通过腰形通孔8和支撑构件上的通孔将定子盘法兰压板6定位在挡板4上或将环状锥形壳体压板7定位在环状锥形壳体1上；气缸3的活塞杆的露出端固连压板18，压板18上设有与定位销17适配的凹槽。在定子盘法兰压板6和环状锥形壳体压板7下面设有压力传感器19；在压力传感器19与定子盘法兰压板6和/或环状锥形壳体压板7之间还设置有夹紧力调节垫片20。支撑构件由下半部分的固定件21和上半部分的活动件22构成，固定件21的上表面设有“T”形槽或燕尾槽，活动件22为下表面与“T”形槽或燕尾槽适配的插块，插块的上表面用于支撑环状锥形壳体1，插块的上表面与环状锥形壳体1相适配；支撑构件滑动设置在底盘2上，底盘2上设置径向的滑槽23，底盘2上还设置若干个与滑槽23垂直的定位销17，滑槽23下底面根据不同尺寸的待加工定子盘设置若干个销孔。

实施例三：

与实施例二的不同在于，如图16至图18所示(为便于图示，图16中仅仅示出了一个定位销)，支撑构件为铁质，所述支撑构件由下半部分的固定件21和上半部分的活动件22构成，活动件22的上表面用于支撑环状锥形壳体1，且与环状锥形壳体1相适配；活动件22的下表面与固定件21的上表面相适配；支撑构件滑动设置在底盘2上，底盘2上设置径向的滑槽23，底盘2上还设置若干个与滑槽23垂直的定位销17；支撑构件与线圈相连；底盘2采用水泥制成或采用不导磁的不锈钢材质制成；固定件21的上表面上还固定设置有橡胶条。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.用于加工风力发电机定子盘的工装，其特征在于，包括用于支撑待加工定子盘的支撑构件，待加工定子盘包括大端向上的环状锥形壳体，支撑构件的上支撑面与环状锥形壳体的锥面相匹配，支撑构件的下支撑面固定设置在底盘或地面上，支撑构件上固定设有若干个呈环形分布的定位结构件，定位结构件用于对待加工定子盘定位，支撑构件上还设有若干个呈环形布置的压紧机构；

所述待加工定子盘为一个上法兰和一个下法兰以及上法兰与下法兰之间的环状锥形壳体焊接构成；且上法兰、下法兰与环状锥形壳体各自均由四片完全相同的部分焊接构成；

所述支撑构件为若干个与底盘或地面垂直设置的支撑板，支撑板的一边支撑在底盘或地面上，另一边支撑在环状锥形壳体的锥面上，所述支撑板的两侧还设有与支撑板一体成型的加强筋；所述定位结构件为若干组挡板，每组挡板设有两块，分别设置在支撑板的横向两端，挡板与定子盘法兰相切设置，且垂直于底盘或地面；

所述压紧机构包括连接在环状锥形壳体上的环状锥形壳体压板、转动设置在挡板上的定子盘法兰压板。

2.如权利要求1所述的用于加工风力发电机定子盘的工装，其特征在于，所述环状锥形壳体压板通过螺柱螺母机构拆装式固定在环状锥形壳体上，所述定子盘法兰压板上设置腰形通孔，螺栓通过腰形通孔和支撑构件上的螺孔将定子盘法兰压板紧固在定子盘法兰上。

3.如权利要求2所述的用于加工风力发电机定子盘的工装，其特征在于，所述螺柱螺母机构设有若干组，每组均包括一个带有外螺纹的螺柱和与螺柱匹配设置的螺母，所述支撑构件上设有和螺柱匹配的插孔，所述环状锥形壳体压板设有腰形通孔，腰形通孔的宽与螺柱的外径相匹配，螺柱通过前述腰形通孔、环状锥形壳体上的孔插入插孔中；所述待加工定子盘环状锥形壳体上的孔有矩形孔和/或异形孔；矩形孔设有六个，异形孔设有十二个。

4.如权利要求3所述的用于加工风力发电机定子盘的工装，其特征在于，在所述定子盘法兰压板和环状锥形壳体压板下面设有压力传感器；在压力传感器与定子盘法兰压板和/或环状锥形壳体压板之间还设置有夹紧力调节垫片。

5.如权利要求1所述的用于加工风力发电机定子盘的工装，其特征在于，所述压紧机构还包括设置在定子盘法兰压板和环状锥形壳体压板上的气缸，定子盘法兰压板和环状锥形壳体压板上分别设置腰形通孔，定位销通过腰形通孔和支撑构件上的通孔将定子盘法兰压板定位在挡板上或将环状锥形壳体压板定位在环状锥形壳体上；气缸的活塞杆的露出端固连压板，压板上设有与定位销适配的凹槽。

6.用于加工风力发电机定子盘的工装，其特征在于，包括用于支撑待加工定子盘的支撑构件，待加工定子盘包括大端向上的环状锥形壳体，支撑构件的上支撑面与环状锥形壳体的锥面相匹配，支撑构件的下支撑面固定设置在底盘或地面上，支撑构件上固定设有若干个呈环形分布的定位结构件，定位结构件用于对待加工定子盘定位，支撑构件上还设有若干个呈环形布置的压紧机构；

所述支撑构件为一个设有若干个径向凹槽且大端向上的环形锥台；所述定位结构件为若干组与环形锥台一体成型的挡板，每组挡板设有两块，分别设置在环形锥台的外环上和内环上，挡板与定子盘法兰相切设置，且垂直于底盘或地面；

所述待加工定子盘为一个上法兰和一个下法兰以及上法兰与下法兰之间的环状锥形壳体焊接构成；且上法兰、下法兰与环状锥形壳体各自均由四片完全相同的部分焊接构成；

所述压紧机构包括连接在环状锥形壳体上的环状锥形壳体压板、转动设置在挡板上的定子盘法兰压板、分别设置在定子盘法兰压板和环状锥形壳体压板上的气缸，定子盘法兰压板和环状锥形壳体压板上分别设置腰形通孔，定位销通过腰形通孔和支撑构件上的通孔将定子盘法兰压板定位在挡板上或将环状锥形壳体压板定位在环状锥形壳体上；气缸的活塞杆的露出端固连压板，压板上设有与定位销适配的凹槽；

所述支撑构件由下半部分的固定件和上半部分的活动件构成，固定件的上表面设有“T”形槽或燕尾槽，活动件为下表面与“T”形槽或燕尾槽适配的插块，插块的上表面用于支撑环状锥形壳体，插块的上表面与环状锥形壳体相适配；支撑构件滑动设置在底盘上，底盘上设置径向的滑槽，底盘上还设置若干个与滑槽垂直的定位销。

7.如权利要求6所述的用于加工风力发电机定子盘的工装，其特征在于，在所述定子盘法兰压板和环状锥形壳体压板下面设有压力传感器；在压力传感器与定子盘法兰压板和/或环状锥形壳体压板之间还设置有夹紧力调节垫片。

8.用于加工风力发电机定子盘的工装，其特征在于，包括用于支撑待加工定子盘的支撑构件，待加工定子盘包括大端向上的环状锥形壳体，支撑构件的上支撑面与环状锥形壳体的锥面相匹配，支撑构件的下支撑面固定设置在底盘或地面上，支撑构件上固定设有若干个呈环形分布的定位结构件，定位结构件用于对待加工定子盘定位，支撑构件上还设有若干个呈环形布置的压紧机构；

所述支撑构件为一个设有若干个径向凹槽且大端向上的环形锥台；所述定位结构件为若干组与环形锥台一体成型的挡板，每组挡板设有两块，分别设置在环形锥台的外环上和内环上，挡板与定子盘法兰相切设置，且垂直于底盘或地面；

所述待加工定子盘为一个上法兰和一个下法兰以及上法兰与下法兰之间的环状锥形壳体焊接构成；且上法兰、下法兰与环状锥形壳体各自均由四片完全相同的部分焊接构成；

所述压紧机构包括连接在环状锥形壳体上的环状锥形壳体压板、转动设置在挡板上的定子盘法兰压板、分别设置在定子盘法兰压板和环状锥形壳体压板上的气缸，定子盘法兰压板和环状锥形壳体压板上分别设置腰形通孔，定位销通过腰形通孔和支撑构件上的通孔将定子盘法兰压板定位在挡板上或将环状锥形壳体压板定位在环状锥形壳体上；气缸的活塞杆的露出端固连压板，压板上设有与定位销适配的凹槽；

所述支撑构件为铁质，所述支撑构件由下半部分的固定件和上半部分的活动件构成，活动件的上表面用于支撑环状锥形壳体，且与环状锥形壳体相适配；活动件的下表面与固定件的上表面相适配；支撑构件滑动设置在底盘上，底盘上设置径向的滑槽，底盘上还设置若干个与滑槽垂直的定位销；支撑构件与线圈相连；底盘采用水泥制成或采用不导磁的不锈钢材质制成；固定件的上表面上还固定设置有橡胶条。