风电叶片预埋螺栓热挤压成型装置及其成型方法

摘要

风电叶片预埋螺栓热挤压成型装置及其成型方法，中心转筒的中心有中心孔，中心孔四周分布着四个料孔，料孔的圆周上互成90°的固定为四个工位，分别是进料位、加热位、冲压位和出料位；右顶杆装置包括上下两个液压油缸，一个为中心油缸，另一个为冲压油缸，中心油缸和冲压油缸同步动作，以保证工件的同心度；左顶杆装置为三个液压油缸，一个液压油缸为进料油缸，另一个为出料油缸，出料油缸的中心线与出料位的料孔中心线重合，可将冲压好的钢棒推出，在中心转筒的左边还有第三个和冲压油缸相配合的堵孔油缸。本发明的优点是：1、减少了材料用量；2、提高了材料的密度和强度；3、实现了连续生产和生产自动化。

说明书

技术领域

本发明涉及风电设备的加工，即一种风电叶片预埋螺栓热挤压成型装置及其成型方法。

背景技术

近年风电产业发展日益兴盛，随之带来的竞争也越来越激烈，与之配套的产品价格必然面临着降价的压力，叶片作为整台风机的重要组成部分，对连接叶片的预埋螺栓性能要求很高，在保证其质量的前提下，只有改变它的加工工艺才会有更大的竞争优势。

风电叶片预埋螺栓为一圆柱形，中心有通孔，通孔中有螺纹。它的加工工艺主要是机械切削加工，它的主要步骤包括：断料、煅棒，并把一端墩粗、车外圆、车内孔螺纹、表面处理，此方法存在步骤多、生产效率低，材料浪费大的缺点。

发明内容

为了解决目前风电叶片预埋螺栓加工中存在的步骤多、效率低、材料浪费大的缺点，本发明提出了一种风电叶片预埋螺栓热挤压成型装置及其成型方法。

这种风电叶片预埋螺栓热挤压成型装置，包括机架、液压系统、控制系统、机架上部的中心转筒、左顶杆装置和右顶杆装置，其特征在于，中心转筒通过传动装置和步进电机相连，中心转筒的中心有中心孔，中心孔四周互成90°的分布着四个相同的料孔，在四个料孔的圆周上互成90°的固定为四个工位，上部是进料位，进料位上部有装料装置，装料装置下部有进料槽，进料槽的槽底正对着进料位，右边是加热位，加热位旁边安装有高频加热器，下部是冲压位，左边是出料位；右顶杆装置包括上下两个液压油缸，一个为中心油缸，它的中心线与中心孔的中心线重合，起中心定位作用，另一个为冲压油缸，其中心线与冲压位的中心线重合，冲压油缸起冲压钢棒成型、成孔的作用，中心油缸和冲压油缸同步动作，以保证工件的同心度；左顶杆装置为三个液压油缸，一个液压油缸为进料油缸，进料油缸通过进料槽底部与中心转筒上部的进料位中心线重合，可将待冲压的钢棒推入进料位的料孔，另一个为出料油缸，出料油缸的中心线与出料位的料孔中心线重合，可将冲压好的钢棒推出，在中心转筒的左边还有第三个和冲压油缸相配合的堵孔油缸，堵孔油缸的中心线和冲压油缸的中心线重合，在冲压油缸工作时堵住料孔，上述五个油缸的油管上安装有电磁阀。

料孔包括内层的成型模具，成型模具的内部形状和风电叶片预埋螺栓的外形一致。

进料槽的槽底安装有用于钢棒预热的加热装置。

高频加热器包括与电源连接的线圈，线圈的长度和钢棒的长度相等，线圈的外直径比料孔的内径小2-4mm，线圈内安装有4个条形的陶瓷片，陶瓷片圆周均匀分布，陶瓷片的尾部有一圆管，圆管中有一活动顶杆，线圈和活动顶杆分别通过齿轮、齿条和顶杆步进电机、线圈步进电机连接，在加热位的右边，中心转筒旁边安装有料孔门。当预热的钢棒转到加热位时，线圈伸入到料孔中，陶瓷片将钢棒夹起，高频加热器通电将预热的钢棒很快的加热到1165°C，从料孔中退出时，圆管中的活动顶杆前进，顶住钢棒，以避免钢棒带出料孔，线圈退出料孔，然后活动顶杆也退出料孔。

冲压油缸活塞杆的前端安装有冲压模，冲压模的外部形状和风电叶片预埋螺栓的内孔形状一致。

在冲压位，堵孔油缸活塞杆的前端安装有堵孔模，堵孔模包括一个模座板，冲压油缸工作时模座板堵住料孔，冲压油缸撤出料孔时，堵孔油缸也同步的撤离料孔。

在出料位的出料端下方安装有冷却槽，冷却槽下方有装料盆。

液压系统包括电机、电机通过传动机构和液压泵相连，液压泵的进油管和油箱相连，液压泵通过出油管依次和各电磁阀、五个油缸、油箱相连，实现液压油的循环。

控制系统包括PLC控制器，各个电磁阀和PLC控制器电连接，PLC控制器和中心转筒的步进电机、高频加热器的两台步进电机相连，还和油缸活塞杆周边的位置转感器电连接，用以控制各油缸的伸缩与中心转筒的旋转位置相配合一致，PLC控制器还和中心转筒加热位旁边的温度传感器电连接。

当圆柱形钢料从装料装置落入进料槽中，在进料槽的槽底预热后，由左顶杆装置中的进料油缸顶入上部进料位的料孔，步进电机将中心转筒顺时针转动90°，高频加热器伸入右边加热位的料孔中，将钢料加热到设计温度和保温时间后，高频加热器退出，然后中心转筒顺时针旋转90°至冲压位，右顶杆装置的冲压油缸、中心油缸和左边的堵孔油缸同步动作，进行冲压，使钢料成型、成孔，三个油缸同步退出后，中心转筒顺时针再转动90°，钢料转至出料位后，左边的出料油缸将冲压好的工件顶出，工件经冷却槽落入装料盆，步进电机将中心转筒顺时针转动90°，由左顶杆装置中的进料油缸将待加工的预热钢料顶入上部料孔，如此循环连续生产。

本发明的优点是：

1、通过热挤压成孔，比切削加工减少了材料用量；

2、提高了材料的密度和强度，增加了内孔螺纹的强度；

3、提高了生产效率50%以上，实现了连续生产和生产自动化，便于与机器人作业对接。

附图说明

图1是本发明的主视剖面图

图2是本发明的俯视剖面图

图3是本发明的中心转筒左视图

图4是本发明的高频加热器示意图

1、机架，2、中心转筒，3、料孔，4、装料装置，5、进料槽，6、进料位，7、加热位，8、高频加热器，9、冲压位，10、出料位，11、中心油缸，12、冲压油缸，13、进料油缸，14、出料油缸，15、步进电机，16、中心孔,17、堵孔油缸，18、线圈，19、钢棒，20、陶瓷片，21、圆管，22、活动顶杆，23、料孔门，24、齿轮，25、齿条。

具体实施方式

下面结合附图对本发明详细说明如下：

在图1、图2和图3中，这种风电叶片预埋螺栓热挤压成型装置，包括机架1、液压系统、控制系统、机架1上部的中心转筒2、左顶杆装置和右顶杆装置，中心转筒2通过传动装置和步进电机15相连，中心转筒2的中心有中心孔16，中心孔16四周互成90°的分布着四个相同的料孔3，在四个料孔3的圆周上互成90°的固定为四个工位，上部是进料位6，进料位6上部有装料装置4，装料装置4下部有进料槽5，进料槽5的槽底正对着进料位6，右边是加热位7，加热位7旁边安装有高频加热器8，下部是冲压位9，左边是出料位10；右顶杆装置包括上下两个液压油缸，一个为中心油缸11，它的中心线与中心孔16的中心线重合，起中心定位作用，另一个为冲压油缸12，其中心线与冲压位9的中心线重合，冲压油缸12起冲压钢棒成型、成孔的作用，中心油缸11和冲压油缸12同步动作，以保证工件的同心度；左顶杆装置为三个液压油缸，一个液压油缸为进料油缸13，进料油缸13通过进料槽底部与中心转筒2上部的进料位6中心线重合，可将待冲压的钢棒推入进料位6的料孔，另一个为出料油缸14，出料油缸14的中心线与出料位10的料孔中心线重合，可将冲压好的钢棒推出，在中心转筒2的左边还有第三个和冲压油缸12相配合的堵孔油缸17，堵孔油缸17的中心线和冲压油缸12的中心线重合，在冲压油缸12工作时堵住料孔，上述五个油缸的油管上安装有电磁阀。

料孔包括内层的成型模具，成型模具的内部形状和风电叶片预埋螺栓的外形一致。

进料槽的槽底安装有用于钢棒预热的加热装置。

高频加热器8包括与电源连接的线圈18，线圈18的长度和钢棒19的长度相等，线圈的外直径比料孔的内径小3mm，线圈内安装有4个条形的陶瓷片20，陶瓷片20圆周均匀分布，陶瓷片20的尾部有一圆管21，圆管21中有一活动顶杆22，线圈18和活动顶杆22分别通过齿轮24、齿条25和顶杆步进电机、线圈步进电机连接，在加热位的右边，中心转筒2旁边安装有料孔门23。当预热的钢棒转到加热位时，线圈18伸入到料孔中，陶瓷片20将钢棒19夹起，高频加热器8通电将预热的钢棒19很快的加热到1165°C，从料孔中退出时，圆管中的活动顶杆22前进，顶住钢棒19，以避免钢棒19带出料孔，线圈18退出料孔，然后活动顶杆22也退出料孔。

冲压油缸活塞杆的前端安装有冲压模，冲压模的外部形状和风电叶片预埋螺栓的内孔形状一致。

在冲压位，堵孔油缸活塞杆的前端安装有堵孔模，堵孔模包括一个模座板，冲压油缸工作时模座板堵住料孔，冲压油缸撤出料孔时，堵孔油缸也同步的撤离料孔。

在出料位的出料端下方安装有冷却槽，冷却槽下方有装料盆。

液压系统包括电机、电机通过传动机构和液压泵相连，液压泵的进油管和油箱相连，液压泵通过出油管依次和各电磁阀、五个油缸、油箱相连，实现液压油的循环。

控制系统包括PLC控制器，各个电磁阀和PLC控制器电连接，PLC控制器和中心转筒的步进电机、高频加热器的顶杆步进电机、线圈步进电机相连，还和油缸活塞杆周边的位置转感器电连接，用以控制各油缸的伸缩与中心转筒的旋转位置相配合一致，PLC控制器还和中心转筒加热位旁边的温度传感器电连接。