风能发电机转子支架钻模的设计及工艺

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2、22参考文献24总结25致谢26前言众所周知全球的能源争夺战已经进入白热化阶段，随着人类社会的进步，人口的增长，地球上的各种资源渐渐被消耗枯竭，人类正面临着严重的能源危机，我们迫切的寻找各种能替代的新型能源。世界能源危机是人为造成的能源短缺。其中石油资源将会在一代人的时间内枯竭。它的蕴藏量不是无限的，容易开采和利用的储量已经不多，剩余储量的开发难度越来越大，到一定限度就会失去继续开采的价值。在世界能源消费以石油为主导的条件下，如果能源消费结构不改变，就会发生能源危机。另一大资源煤炭虽比石油多，但也不是取之不尽的。代替石油的其他能源资源，除了煤炭之外，能够大规模利用的还很少。人类已经估计到，非再

3、生矿物能源资源枯竭可能带来的危机，从而将注意力转移到新的能源结构上，探索、研究开发利用新能源资源。现在已经开发的新型能源有燃料电池、甲醇、生物能、太阳能、潮汐能和风能等，但是迄今为止只有水利发电和核能有明显的功效。不过风能却有很大的研究价值和发展潜力。 风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏量大，是水能的10倍，分布广泛，永不枯竭，对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。 风力发电，是当代人利用风能最常见的形式，自19世纪末，丹麦研制成风力发电机以来，人们认识到石油等能源会枯竭，才重视风能的发展，利用风来做其它的事情。 现在风能的利用也渐渐的被推广，

4、在一些新修的马路边上，可以看见一排排带风车的路灯。那些风车就是风力发电机，只要有风，风叶便能带动发电机的转子转动，产生的电流，以电能的形式储存在蓄电池里，以备晚上路灯照明。2008年9月，德国Enercon公司建造世界上最大的风力发电机。该风力发电机旋叶的直径约有126米，重量超过120吨，发电机巨型三叶转子距离地面的高度超过了180米，其中定子重量就有140吨，如图1所示。风力发电机正朝着大功率、大型号的方向发展，直径几米甚至十几米的发电机，其转子与定子的型号也跟着飙升。这带来了很多新问题，像这种巨型的转子和定子的制造，要使用专门的机床，拟定新的工艺路线，特别是巨型产品的加工。 本毕业设计就

5、是与风能发电机的定子有关，发电机的定子又叫转子支架。本文所涉及的风能发电机是大型风电场所用的，其直径有4米多，转子支架有3596mm。转子支架的加工步骤大体分四步：车外圆、铣方槽、钻孔、攻丝。其中车外圆可以使用大型的立车，铣方槽则使用专用升降铣床，然而钻孔出现了一个难以解决的问题，特别是转子支架圆柱壁上的螺纹孔。现在不是在钢板上钻孔，而是在圆柱面上钻孔，因此增加了加工难度。本毕业设计就是为了解决这一难题，像这种特殊但又有规律的孔，可以考虑使用钻模，本设计的课题就是设计此钻模，既要加工简单，又要保证孔的位置度要求和精度，并且尽量降低加工成本低。在设计过程中，指导老师文美纯及本人师父乐喜云给了热情

6、的指导和帮助，在此表示衷心感谢。由于本人知识水平的有限，设计中定有不少的缺点和错误，希望各位评审老师批评指正。设计者2011年5月1 课题介绍本人现在在湘潭市江大机械制造有限公司实习，江大机械制造有限公司属于来料加工单位，专门为其他公司加工零部件。现在湘潭市电机厂风能发电分厂在研制新型的风能发电机组，委托本公司加工风能发电机的定子转子支架。电机厂送来毛坯，要求我们车转子支架外圆、铣方槽、钻孔并攻丝。现在我所设计的钻模就是用在转子支架钻孔工艺中。转子支架是电机厂新研发的大型风能发电机的定子，直径3596mm，长1300mm，是一个大圆筒，如图2所示。现在所研究的是其外圆柱面上孔的加工，这些孔是径

7、向方向，垂直于支架轴线，一组26个，60组共1560个均匀分布在转子支架外圆壁上。如果展开转子支架，就像一块钢板上有26x60个孔。加工这些孔的难处在于不是在钢板上钻孔，而是在圆柱面上钻孔。如果是划线后钻孔，其工作量是多么的巨大，特别是产品尺寸大，孔的数量多,划线的精度都难保证，更不要说加工后的精度。而且在圆柱面钻孔，孔的位置度难保证。因此设计一个钻模，所有问题便迎面而解。 2风能发电机转子支架钻模的设计2.1、加工产品的介绍加工产品为湘潭市电机厂风能发电分厂新型研发的风能发电机组的定子-转子支架。其主要是26x60=1596个M10螺纹孔的加工。这些螺纹孔分布在圆柱面上，孔的位置如图3、4所

8、示：螺纹孔加工应该是钻孔后，立即攻丝，使工件只要一次装夹，提高加工精度。但考虑到转子支架的螺纹孔数量多，钻孔后攻丝，换刀麻烦，降低了加工速度。因此等钻完所有孔后再攻丝，可以提高效率。在以钻好的孔内攻丝，所产生的误差较小，加之本厂使用的是为转子支架定做攻丝机，因此攻丝所产生的误差可以不计。现在要考虑的就是在转子支架圆柱面上钻孔，设计一钻模能很好的解决问题。2.2、风能发电机转子支架钻模加工演示转子支架的钻模有它的特点，此钻模设计为一平板，按转子支架尺寸在平板面设计钻套，加工时把钻模挂在转子支架上，只需要对准钻孔即可。一台钻床可以钻两组孔，为提高加工效率，两台钻床同时加工，钻床位置对称的在转子支架直径上。一台钻转子支架的上部分，一台钻下部分。如图5所示：万向摇臂钻床钻完一组孔后，转动转动架，用顶针固定转子支架，即可以钻另外一组孔。其实钻完两组孔，也只钻了52个孔，因为万向摇臂钻床的升降高度有限，一台钻床只钻上部分的孔，另一台只钻下部分的孔。钻完两组孔后，松顶针，拧松螺钉，两个钻模按相同的移动方向移