摘 要：文章主要介紹工業(yè)用30MW四級發(fā)電機定子線棒錐體模（整形、膠化、固化一體模）加工技術(shù)攻關(guān)項目，包括設(shè)計上的改進、選配合適的加工刀具、改進工藝方法等。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機；定子線棒錐體模；三維建模；數(shù)控編程

30MW發(fā)電機組功率高、電流大、電壓等級高，是我廠至今生產(chǎn)容量最大的機組。這給發(fā)電機定子線圈的設(shè)計與制造提出了較高的要求。對于定子線圈，其中加工最復(fù)雜部分為端部弧段，與電機軸線成30度角，和鼻部連接的線圈有效部分還有一個S形升高，再加上扭曲傾角，形成了一個空間扭曲。除了形狀不規(guī)則外，裝入定子的線圈要保證線圈主絕緣厚度的均勻，在轉(zhuǎn)角與升高處不能發(fā)偏，否則會在絕緣薄弱處形成擊穿點，構(gòu)成質(zhì)量的不安全因素。線圈型線吻合度要好，防止在嵌線時出現(xiàn)因線圈間的空隙不均勻而造成端部相碰的問題。

制造精度高、復(fù)雜程度高的定子線圈，滿足其條件必須靠較之要求更細的模具來保證。我廠傳統(tǒng)上模具整體采用木結(jié)構(gòu)，雖然其結(jié)構(gòu)簡單、制造廉價，但是也有缺點：

（1）對模具中重要零部件如端部復(fù)雜的空間曲線配合面等，都

靠工人參照二維圖紙進行手工研磨，難以保證制造精度。

（2）利用木模制造出的定子線圈型線吻合度較差，在嵌線時出現(xiàn)因線圈間的空隙不均勻而造成端部相碰的問題。木質(zhì)結(jié)構(gòu)使用過程極其容易被磨損，磨損后型線吻合度更差，必須重新更換。

（3）生產(chǎn)過程中，端部型線部分通?？繖C床去除大部分余量后留余量靠工人研磨。機床操作者都是手動編程。對于復(fù)雜的型面，編程數(shù)據(jù)量大，輸入速度極慢，準確率難保證。

針對上述的缺點，我做出以下三點改進：

1 改進模具設(shè)計

模具采用鋼材，耐磨，使用壽命高。設(shè)計的結(jié)構(gòu)保證每組結(jié)構(gòu)基本相似，通用性強，制造方便，盡可能降低制造成本。零部件獨立，更換操作方便、靈活。根據(jù)定子線圈結(jié)構(gòu)及使用要求，新設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)分上、下層，上下層有兩個端部，分別對應(yīng)汽端和勵端，所以一套模具共有4組，分別對應(yīng)各個端部。每組結(jié)構(gòu)基本相同，模具型腔就是定子線圈端部部分。材料為常見的Q235A，價格低廉。該套模具結(jié)構(gòu)簡單，過程加工，工序間模具的調(diào)整、更換部件操作方便、靈活。如圖1所示。

2 采用3D建模

模具設(shè)計表達一般用二維圖紙，對線圈的實際生產(chǎn)指導(dǎo)作用有限，不可避免的出現(xiàn)設(shè)計、工藝與生產(chǎn)的脫節(jié)現(xiàn)象，造成材料的浪費。因此對于復(fù)雜零件必須引入三維模型，可以直觀的看到模具的裝配效果，檢查與其他零部件的干涉情況，提高設(shè)計、加工效率。運用UG現(xiàn)代三維軟件成功對定子線圈及模具進行實體建模和數(shù)控編程，直觀地看到模具的裝配效果。通過修改三維數(shù)據(jù)尺寸，解決了線圈型線吻合度較差的問題，保證了線圈厚度的均勻性。

我公司設(shè)計的線圈模具是由一個錐體和附著在其上的壓鐵組成。錐體為標準部件，建模相對簡單，只需按圖紙尺寸，運用UG建模環(huán)境下的特征造型和平面切割，就可以準確地做出。壓鐵構(gòu)造同樣在UG建模環(huán)境下進行，首先做一個與錐體相切的展開平面再按圖紙在平面內(nèi)構(gòu)造展開曲線并附著到錐體，最后運用草圖指令和掃掠指令構(gòu)造出壓鐵大概輪廓。最后，利用橋接曲線及縫合命令將轉(zhuǎn)角R部分順滑起來。

3 改進加工方法

徹底改變老一派制造模具的慣用模式，采用國際上最先進的三維軟件編程代替以往手動輸入編程的模式。與時俱進，大大降低了工人的勞動強度，保證編程輸入的準確率。

根據(jù)線圈模具的實際使用及加工要求，結(jié)合我公司當前設(shè)備的運行情況，選用五面體加工中心，該設(shè)備自帶USB輸入接口。為滿足機床特性及加工要求，提高加工效率，利用UG三維軟件進行編程與后置處理，解決手動輸入的老大難問題。壓鐵部分為主要數(shù)控加工部位，其余量分布情況極為復(fù)雜。因端部壓鐵有一個S形升高，再加上扭曲傾角，形成了一個空間扭曲。在加工方法上，為保證加工精度，先后選用了多齒銑刀、球頭銑刀等分別對配合面、非配合面進行加工。由于壓鐵內(nèi)腔毛坯余量不均勻，所以極易引起加工時切削力不均，造成切削振動，使工件發(fā)生加工變形。因此工作面必須進行粗銑、半精銑，為最后精加工留少許余量分層切削，精加工一次性不間斷走刀完成。頂面及側(cè)面非貼合部分為自由曲面，只進行粗精加工。程序數(shù)量多達228個。最后進行程序校驗，利用UG設(shè)定參數(shù)，生成加工程序并利用3D動態(tài)模擬功能進行刀位三維仿真，以消除刀具與加工表面之間的干涉情況，并計算是否有刀具過切現(xiàn)象。

經(jīng)校驗無誤后，選擇與機床控制系統(tǒng)相對應(yīng)的后置文件進行程序后置處理，得到機床能執(zhí)行的代碼文件及加工程序，拷入機床系統(tǒng)進行加工。

4 結(jié)束語

利用該模具做出來線棒圓角過渡圓滑，保證線圈主絕緣厚度的均勻，在轉(zhuǎn)角與升高處不發(fā)偏，保證質(zhì)量安全系數(shù)。線圈型線吻合度好，解決了在嵌線時出現(xiàn)因線圈間的空隙不均勻而造成端部相碰的問題。這使得汽輪發(fā)電機線棒模采用數(shù)控加工成為現(xiàn)實，徹底改變老一派制造錐體模的慣用模式，大大降低了工人的勞動強度，填補了我公司在現(xiàn)代科技生產(chǎn)制造加工技術(shù)方面上的空白，成為實現(xiàn)公司創(chuàng)效爭優(yōu)的宏偉目標路上的一大革新。

參考文獻

[1]田汝坤.330MW空冷汽輪發(fā)電機定子線棒端部成型固化模設(shè)計與制造[J].上海大中型電機，2015（1）：49-52.

[2]吳紹群.高壓電機定子線棒主絕緣熱壓成型模具技術(shù)[J].機電技術(shù)，2013（4）：97-99.

[3]張于，張麗.汽輪發(fā)電機定子線圈模型的建立[J].東方電機，2006（3）：39-41.

作者簡介：張俊添（1988-），男，201

2年至今擔任廣州廣重企業(yè)集團有限公司機械生產(chǎn)制造工藝技術(shù)人員，助理工程師，主要負責工業(yè)用汽輪發(fā)電機組的核心零部件的生產(chǎn)制造工藝開發(fā)與改進。