三峡超大型定子扇形片冲模设计制造


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三峡超大型定子扇形片冲模设计制造

作者：佚名点击数：更新时间：2007-9-18 【字体：小大】

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关于〖三峡超大型定子扇形片冲模设计制造〗的最新评论：

[摘要]介绍了超大型高精度水轮发电机定于铁芯冲片复式冲模设计、制造和检测的难点和解决的方案。
关键词大型水轮发电机定子冲片模具结构工艺检测

1 引言

三峡水轮发电机组单机容量达700MW，转轮直径达∮10070mm，是当今世界上最大的水轮发电机，而其定子铁芯的外径为∮9310mm、总重量达450t。定子铁芯由无数定子扇形冲片绕转子中心螺旋叠装而成，定子扇形冲片单件重1.47kg(厚度为0.5mm)，一台机组的定子铁芯大约需由30.6万片定子扇形冲片叠装而成。我公司第—期投入2台(分包机组部分部件)水轮发电机，总共需要61.2万片冲片。

2 冲片技术难点分析

三峡定子扇形冲片外径∮19.31±O.15mm；内径∮18.5±1.25mm；槽宽35.45±O.02mm；槽探142±O.02mm；每片9个槽，全圆510槽．由56片冲片绕中心组合而成。相邻两层按正反面叠片(如图1所示)，一台机组的定子铁芯需要叠5430层。由此可见，在设计和制造该冲片冲模的过程中存在以下一些技术难点：①冲片外径太大，公差太小，较难保证；②冲片槽宽、槽深公差太小，较难保证；③定子多层叠片，鸽尾槽和下线槽的位置尺寸精度要求很高；④每台机组所需定子冲片总数量大，对模具强度、刚度、耐磨性等影响寿命的各因素有特定的要求；⑤对模块的热处理工艺有特殊的要求；⑥对模块有互换性要求；⑦对模具整体的导向装置要求很高。

3 解决方案

3.1 冲压工艺方案

采用整体一次性冲裁，以保证冲片各部分相对位置尺寸要求。

3.2 冲裁模结构

3.2.1 上、下模块分块方式

上模槽形部分凹模分块方式有两种：

(1)冲制槽形与冲制内圆的凹模块分开，一槽一个凹模块，冲切内圆的凹模块单独制造，且分成几块(如图2a所示)。

(2)冲制槽形与冲制内圆的凹模块合二为一，一槽一块，槽形部分的凹模块为整体(如图2b所示)。
(3)冲制槽形与冲制内圆的凹模块合二为一，槽形部分分成两截，带尖齿(安放槽楔)部分与冲切内圆部分的凹模块联成一体，同时，分成三槽和两槽两种规格(如图2c所示)。经分析试做，对于超大型、高精度的薄型金属件的冲裁，图2c所示的凹模分块方式比较合理。

由于槽形顶部有圆角要求，且尺寸公差控制较严格(RO.8±0.05mm)，这就决定了凸模分块方式只有一种，如图3所示。

3.2.2 模具导向

采用4根∮100mm的可卸式导柱、导套对整体模具进行导向(如果冲裁质量要求一般，仅仅需要∮80mm的导柱、导套导向即可)，导柱、导套之间采用H6/h5滑动式配合，同时上、下模座厚度相应由80mm增大至100mm，很好地保证了模具冲裁时的动态稳定性。

3.2.3 模具总体结构

模具结构如图4所示。

1可卸导柱　2、4扁螺帽　3可卸导套　5凹模　6凹模固定板　7卸料板　8上模座　9、13、15、17螺栓　10弹簧　11旋转螺帽　22凸模固定板　12、14、16圆柱销　18、19挡块　20外托料板　21凸模　23下模座　24内托料

①凸、凹模模块厚度由常规的30mm增大至35mm；②凸、凹模固定板厚度由常规的25mm增大至30tmm；⑦凸、凹模模块分块线尽量错开，以避免冲片时产生过大的毛刺；④脱料板、顶料板、外顶料板厚度由常规的15mm增大至20mm，以解决卸工件和废料时以上3块板的变形问题，保证冲片的平整度；⑤上、下模块与刃口平行的背面均设置挡块，以消除冲裁产生的侧向力，避免模块在冲裁过程中发生移位。

3.3 加工工艺

3.3.1 模块加工和热处理

在加工方面，由于冲片的线槽很深，宽深比达1：8，以及线槽出口与内圆弧之间以R圆弧过渡，这两个主要原因就限制了模块的结构和镶拼方式，如何保证其近乎苛刻的模块拼合精度要求，就成为该副棋具加上中的一个难题。针对这一点，我们经过了大量的分析和模拟试验，最后采用了淬火、液氮深冷处理、粗加工后去应力及慢走丝多次线切割精加工的方法，最终解决了模块变形、精度难控制和尺寸不稳定性等问题。

3.3.2 模具装配

该冲模冲制的冲片外径达　19310mm，弦长约1000mm，在拼块众多的情况下，其装配、装配过程的可偿还查和尺寸控制不能按常用模具装配操作规范进行。如何把制造精度和装配精度有机整合在一起，最后达到图纸要求也成为了一个大难题。为了满足这一装配要求，我们制造了一套内、外圆孤检测样板和一些必要的二级检查工具，通过反复试装，并将模具放在三坐标测量仪上检测，两种方法相结合，最终装配出了1副合格的冲模。

3.4　模具和冲片检测

3.4.1　模具检测

由于铁芯单层全圆由56片冲片拼合而成，且拼合(正反叠片)后的冲片所组成的圆外径为(∮19310±0.02mm)，所以如何检查该模具外圆的实际尺寸是检测的一个难题。为了保证叠装要求，各槽、槽与槽之间的尺寸公差及位置公差是该模具检测的重点。