湘潭大学兴湘学院 目目 录录 前 言 1 1 课题介绍 3 2 风能发电机转子支架钻模的设计 4 2/1、加工产品的介绍 / 4 2/2、风能发电机转子支架钻模加工演示 5 2/3 钻模简介及选择 / 6 2/3/1、钻模的定义及优点 6 2/3/2、钻模的类型及选择 6 2/3/3、钻模板的类型及选择 9 2/3/4、钻套的类型与选择 11 2/4 钻模的设计 14 2/4/1、定位方案 14 2/4/2、夹紧方案 15 2/4/3、钻套的设计 16 2/4/4、钻模板的设计 17 3、风能发电机转子支架钻模的工艺 19 3/1 钻模板的工艺 19 3/2、定向键的加工工艺 / 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 总 结 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致 谢 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 湘潭大学兴湘学院 1 前前 言言 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***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， 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 湘潭大学兴湘学院 2 子的制造，要使用专门的机***，拟定新的工艺路线，特别是巨型产品的加工。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本毕业设计就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***，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 2010 年 5 月 湘潭大学兴湘学院 3 1 课题介绍课题介绍 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。 湘潭大学兴湘学院 4 2 风能发电机转子支架钻模的设计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。 湘潭大学兴湘学院 5 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、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***可以钻两组孔， 为提高加工效率，两台钻***同时加工，钻***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***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***的升降高度有限，一台钻 ***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 方向移动钻模（顺时针或逆时针） ， 拧紧螺钉，固定钻模，最后转动转 湘潭大学兴湘学院 6 子支架，对好刀即可钻孔，如图 5 所示。 从钻模的加工示意图 6，可以看出钻模加工时既要和转子支架回转转动，又要圆周 移动，可以说转子支架的钻模是回转钻模与移
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