王均馗+尚書鵬+曹磊

摘要大型電機(jī)定子硅鋼片裝配工裝裝置利用伸縮輻板將定子硅鋼片撐緊，配合上壓力機(jī)完成電機(jī)定子硅鋼片總成裝配，為定子進(jìn)一步焊接等工作提供了基礎(chǔ)。其基本原理是通過馬達(dá)帶動中心絲杠的旋轉(zhuǎn)，使得裝置的上、下斜塊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生位移，推動6塊帶有弧板的伸縮輻板進(jìn)行擴(kuò)張，撐起硅鋼片，保證同心度與垂直度。

關(guān)鍵詞定子硅鋼片；底座；幅板；定位軸；絲杠；驅(qū)動總成

隨著核電技術(shù)的發(fā)展，對于大型電機(jī)定子硅鋼片的工裝要求也越來越高，定子硅鋼片疊摞的好壞直接決定著電機(jī)的性能，現(xiàn)有的方式主要是人工進(jìn)行疊摞，這種方式雖能保證一定的精度，但是對硅鋼片同心校正功能較弱，硅鋼片裝配完畢后脫胎困難，所以傳統(tǒng)的疊摞工裝已經(jīng)難以滿足現(xiàn)在的需求。

1技術(shù)難點(diǎn)

1）該裝置（見圖1）采用可收縮膨脹的6瓣式幅板撐緊定子硅鋼片內(nèi)徑，使其達(dá)到同心，最終定子鐵心內(nèi)徑的直線度達(dá)到0.2mm以內(nèi)。2）因?yàn)楣桎撈B放裝配式從底部一點(diǎn)一點(diǎn)進(jìn)行，所以該裝置受交變載荷的作用，主要受力部件在材料選擇、工藝方法上都要求非常高，必須使之具有高強(qiáng)度，高耐磨性和高使用壽命。3）因?yàn)楣桎撈^薄弱，如果向外撐緊行程過大，將會造成硅鋼片損壞，該機(jī)需要設(shè)有防錯裝置和檢測裝置，以確保其質(zhì)量要求，組裝出合格的產(chǎn)品。4）電機(jī)定子總成裝配機(jī)結(jié)構(gòu)大，精度要求高。特別是一些特殊的工藝要求和加工方法，使得設(shè)備制造難度很高。

2機(jī)械系統(tǒng)中主要零部件的技術(shù)分析

2.1底座

1）基本功能：（1）設(shè)備的安裝基礎(chǔ)，底平面放置在裝壓平臺上；（2）帶伸縮輻板定位軸用螺栓和底座相聯(lián)接；（3）驅(qū)動總成安裝在下底面上；（4）配合上蓋，對以堆疊完成的定子疊片進(jìn)行固定。

2）技術(shù)要求：（1）組焊件時效處理去應(yīng)力；（2）受力件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；（3）上下平面平行度、平面度小于0.03；（4）在XOY平面上，螺孔，內(nèi)孔，外徑及槽應(yīng)同軸度。垂直度和位置度要求，其中同軸度和垂直度小于0.03mm，而位置度小于0.05mm；（5）在大型精密設(shè)備上加工外徑、內(nèi)徑、平面及槽。

2.2帶伸縮輻板定位軸

1）基本功能：（1）設(shè)備的核心部件，是受力件；（2）輻板縮回時裝硅鋼片，輻板伸出時將硅鋼片正確定位（內(nèi)孔及XOY平面的角度）；（3）當(dāng)定子總成疊摞好后，將上蓋板與其用螺栓相聯(lián)接，將定子總成固定在由底座、定位軸以及上蓋所形成的空間內(nèi)；（4）由驅(qū)動軸（絲杠螺旋增力機(jī)構(gòu)）帶動錐套（楔形增力機(jī)構(gòu)）實(shí)現(xiàn)輻板伸縮，靠絲杠正反螺旋結(jié)構(gòu)，驅(qū)動軸正傳時輻板伸出，反轉(zhuǎn)時輻板退回。

2）系統(tǒng)組成：主要由絲杠、螺母、錐套1、弧板、圓筒、定位鍵、錐套2、斜塊及伸縮輻板等組成。

3）主要技術(shù)要求：（1）外徑尺寸應(yīng)滿足±0.01mm，圓柱度小于0.01mm，表面硬度大于HRC55；（2）兩端面平行度小于0.02mm，與外徑垂直度小于0.02mm；（3）輻板伸縮自如，總裝調(diào)整后，輻板受力應(yīng)均勻（3處），滿足檢測機(jī)構(gòu)的檢測要求；（4）構(gòu)件有足夠的強(qiáng)度、剛度、耐磨性和穩(wěn)定性；（5）從端面方向看，兩端18個M30螺孔，定位鍵，定位槽有嚴(yán)格的位置要求，位置度小于0.05mm，而伸縮輻板的位置度小于0.05mm。

2.3關(guān)鍵件的技術(shù)要求

1）圓筒：（1）材質(zhì)：無縫鋼管，調(diào)質(zhì)HB255～280；（2）六導(dǎo)輻板導(dǎo)向槽尺寸公差、平行度及位置度公差均在0.05mm；（3）兩端內(nèi)孔尺寸公差，同軸度公差及垂直度公差均在0.05mm；（4）兩端18個螺孔與6個導(dǎo)向槽的位置度（角度）應(yīng)小于0.02mm。

2）伸縮輻板：（1）材質(zhì)：優(yōu)質(zhì)碳鋼，調(diào)質(zhì)HN255～280，成型后表面鍍硬鉻；（2）厚度尺寸公差0.01，平行度公差、平面度公差、垂直度公差均在0.01；（3）6塊輻板尺寸應(yīng)保持一致；（4）銑T型槽尺寸公差、平行度公差小于0.02mm。

3）弧板：（1）材質(zhì)：模具鋼，調(diào)質(zhì)HB255～280，成型后淬火HRC大于55。（2）底平面平面度公差0.01mm。（3）定位槽尺寸公差、平面度公差及垂直度公差均在0.02mm。

4）絲杠：（1）材質(zhì)：合金；（2）采用矩形螺紋設(shè)計(jì)；（3）螺紋精度高于7h。

5）錐套1、錐套2及螺母：（1）材質(zhì)：具有白潤滑性能的合金；（2）尺寸公差、位置公差及平行度公差均在0.01mm。

2.4上蓋

1）基本功能：（1）用螺栓將其與帶伸縮輻板的定位軸相聯(lián)接；（2）上置吊環(huán)，用以完成整體起吊運(yùn)輸。（3）配合底座，對以堆疊完成的定子疊片進(jìn)行固定。

2）技術(shù)要求：（1）組焊件時效處理去應(yīng)力；（2）受力件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；（3）上下平面平行度、平面度小于0.03mm；（4）在XOY平面上，螺孔、內(nèi)孔、外徑及槽有同軸度、垂直度和位置度要求，其中同軸度和垂直度小于0.03mm，而位置度小于0.05mm；（5）在精密設(shè)備上加工外徑、內(nèi)徑、平面及槽。

3氣動系統(tǒng)技術(shù)分析

3.1系統(tǒng)特點(diǎn)及選擇理由

高精度整齊疊壓大型電機(jī)定子硅鋼片是生產(chǎn)高質(zhì)量電機(jī)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，也是生產(chǎn)高質(zhì)量大型電機(jī)的必備技術(shù)。該系統(tǒng)氣動部分的主要任務(wù)是通過控制氣動馬達(dá)運(yùn)動，使中心軸均勻膨脹，實(shí)現(xiàn)硅鋼片高精度整齊疊放。中心軸的膨脹與縮小均是通過控制一個氣動馬達(dá)完成。氣動馬達(dá)驅(qū)動絲桿旋轉(zhuǎn)從而帶動中心軸膨脹與收縮運(yùn)動。

該系統(tǒng)的主要功能是將馬達(dá)功率通過聯(lián)軸器、減速機(jī)傳遞給驅(qū)動軸（絲杠），驅(qū)動軸帶動螺母、錐套使輻板伸縮，撐正硅鋼片。

氣動驅(qū)動系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢：1）體積小，輸出扭矩大；2）具有較高的起動轉(zhuǎn)矩.能帶載啟動；3）結(jié)構(gòu)簡單，操縱方便，維修容易，成本低；4）工作安全，無電力火花，具有防爆性能，同時不受高溫及振動的影響；5）可長期滿載工作，而溫升較小，基本無發(fā)熱；6）可隨時啟動，停止和逆轉(zhuǎn)。endprint

系統(tǒng)要求最后能實(shí)現(xiàn)定子硅鋼片的高精度密集疊放，就要求必須有足夠大的膨脹力推動伸縮輻板；同時在工作過程中伸縮輻板需要進(jìn)行多次的往復(fù)伸縮運(yùn)動，逐層地?fù)尉o定子硅鋼片，就需要驅(qū)動機(jī)構(gòu)有足夠的可靠性與靈活性，能夠完成多次的換向運(yùn)動。

根據(jù)系統(tǒng)的需求，考慮到氣動系統(tǒng)有上述優(yōu)勢，同時參照已有工具的技術(shù)說明，選用氣動部件進(jìn)行驅(qū)動是合適可行的。

3.2結(jié)構(gòu)與原理

氣動組合原件包括過濾器、減壓閥、油霧器、壓力開關(guān)、殘壓釋放3通閥（手動），其中壓力開關(guān)和減壓閥用以調(diào)定工作壓力。換向閥采用24V雙電控，3位5通，中位不供氣，馬達(dá)不轉(zhuǎn)?？諝鈴臍鈩咏M合原件中經(jīng)過后，變?yōu)榻?jīng)過壓縮、調(diào)壓的工作用氣，在經(jīng)過換向閥與速度控制閥進(jìn)入氣動馬達(dá)。氣動馬達(dá)經(jīng)由壓縮空氣推動發(fā)生轉(zhuǎn)動，經(jīng)過減速機(jī)減速，通過聯(lián)軸器將運(yùn)動與功率傳遞給絲杠，進(jìn)而完成推動伸縮輻板撐緊硅鋼片的任務(wù)。工作過程中，如遇到需要換向或工作完成后需要停止工作，可由殘壓釋放3通閥進(jìn)行殘壓釋放，方便后續(xù)操作。

3.3安裝與調(diào)試

1）安裝。實(shí)際工作中，為了方便使用與調(diào)試，將氣動馬達(dá)與減速機(jī)安裝于底座內(nèi)。氣動馬達(dá)與減速機(jī)安裝于底座內(nèi)，底座上留有進(jìn)氣孔，進(jìn)氣孔外與速度控制閥相連接。于底座外，將氣動組合元件、換向器與速度控制閥整合，置入一個單獨(dú)的控制箱中，工人的操作在控制箱處完成?？刂葡涿姘迳铣藟毫﹂_關(guān)、殘壓釋放閥、換向閥和速度控制閥外，另設(shè)有不同顏色指示燈，以指示工作狀態(tài)。綠燈亮?xí)r，馬達(dá)正向轉(zhuǎn)動；黃燈亮?xí)r，馬達(dá)反向轉(zhuǎn)動；紅燈亮?xí)r，馬達(dá)停止。

2）調(diào)試。由于硅鋼片定子內(nèi)側(cè)強(qiáng)度較低，膨脹力過小難以實(shí)現(xiàn)達(dá)到高精度整齊疊放，而過大的沖擊和膨脹力又會損壞定子硅鋼片內(nèi)側(cè)，而氣動部件難以像伺服電機(jī)一樣實(shí)現(xiàn)細(xì)微的精確控制，所以在安裝完成調(diào)試的時候，需進(jìn)行大量的人工調(diào)試。調(diào)試時需要根據(jù)具體工況來計(jì)算相應(yīng)的推力，進(jìn)而選定氣動馬達(dá)的氣壓與減速機(jī)的減速比，要實(shí)現(xiàn)既能保證推力足夠，能夠撐緊釘子硅鋼片，也能保證推力不過大，導(dǎo)致硅鋼片損壞。

4結(jié)論

本文通過對大型電機(jī)定子硅鋼片工裝裝置機(jī)械及氣動部分進(jìn)行詳細(xì)分析，以及對各部件制造完畢后的安裝和調(diào)試過程注意事項(xiàng)的闡述，可以很明了地了解該裝置詳細(xì)結(jié)構(gòu)及加工、安裝關(guān)鍵點(diǎn)，該裝置加工制造難度較大，造價(jià)較高，但該裝置在使用過程中可以提高硅鋼片疊壓效率，并使鐵心硅鋼片碟片后脫胎風(fēng)險(xiǎn)率降低為零，適合要求精度較高的大型定子鐵心硅鋼片疊裝。endprint