多层环板轴向焊接的同心度控制方法

摘要

本发明提供一种多层环板轴向焊接的同心度控制方法，包括以下步骤：一、制作形位尺寸符合设计要求的装配基准板；二、确定装配基准板和各层环板的象限点，并在装配基准板和各层环板外缘或内缘沿板厚方向刻线；三、调平装配基准板；四、装配各层环板；使用定距管对待装配的环板进行初步定位，在四个象限点上吊铅垂线，通过测量铅垂线到待装配环板象限点和基准板象限点之间尺寸差的绝对值，取得四个数据，通过调整，使四个数据的最大值与最小值的差值满足装配定位要求，且铅垂线与待装配环板和装配基准板在板厚方向的刻线对齐，进行定位焊；五、将轴向结构件与装配基准板和环板焊接连接；通过以上步骤控制轴向焊接的多层环板的同心度。

说明书

技术领域

本发明涉及大型结构件的焊接方法，特别是一种多层环板轴向焊接的同心度控制方法。

背景技术

定子机座是大型发电机的外壳部件，其主要作用是支撑转子并固定定子铁芯，本体外形尺寸为直径3800mm，轴向长度为8200mm，重量95吨。定子机座内部圆周均布的18根键棒是用于定子铁芯的定位及固定，焊接在4件铁芯环与4件支撑环上，如果定子机座在焊后同心度误差过大（＞3mm时），键棒无法安装。具体结构参见图1。

定子机座由内部的框架和蒙在外圆的筒体组成，见图1。其制造流程是先完成内部的框架的装焊，再完成筒体的装焊。内部框架是一种典型的具有多层环板结构的大型结构件，定子机座整体的同心度由框架的焊后同心度决定。

定子机座的装配工作在大型装配平台上完成，一般情况下，大尺寸的装配平台的平面度及水平度误差均大于3mm，随着结构件纵向尺寸越长，误差也越大，用常规的零件找正方法无法保证定子机座的同心度要求。随着结构件尺寸的增大，焊接后造成的应力变形也随之增大，而大型结构件的变形误差矫正非常困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多层环板轴向焊接的同心度控制方法，能够有效控制多层环板轴向焊接的同心度，控制整个结构件的应力变形在设计误差之内。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种多层环板轴向焊接的同心度控制方法，包括以下步骤：

一、制作形位尺寸符合设计要求的装配基准板；

二、确定装配基准板和各层环板的象限点，并在装配基准板和各层环板外缘或内缘沿板厚方向刻线；

三、调平装配基准板；

四、装配各层环板；

使用定距管对待装配的环板进行初步定位，在四个象限点上吊铅垂线，通过测量铅垂线到待装配环板象限点和基准板象限点之间尺寸差的绝对值，取得四个数据，通过调整，使四个数据的最大值与最小值的差值满足装配定位要求，且铅垂线与待装配环板和装配基准板在板厚方向的刻线对齐，进行定位焊；

五、将轴向结构件与装配基准板和环板焊接连接；

通过以上步骤实现控制轴向焊接的多层环板的同心度。

采用数控机床在装配基准板和各层环板的象限点位置刻线。

采用调平装置和水平测量装置调平装配基准板；

所述的调平装置中，底座上设有定楔块，定楔块上设有与定楔块滑动配合的活动楔块，活动楔块的上端面为水平，活动楔块的一端与螺杆连接，螺杆穿过与底座固定连接的侧板与螺母连接。

所述的螺母为齿轮螺母，齿轮螺母可转动不可轴向移动的安装在与侧板固定连接的卡板内；

齿轮螺母与行星减速器的输出轴上的齿轮啮合连接，行星减速器的输入轴通过联轴器与电机连接。

所述的水平测量装置中，多个测量筒放置在装配基准板上端面靠近边缘的位置，测量筒内设有液体，测量筒底部之间通过连通管连通。

通过深度千分尺测量液面的高度。

测量筒为透明材质，测量筒内设有浮子，浮子外壁设有标尺光栅，测量筒侧壁设有反射式光栅读取头。

轴向结构件在垂直位置焊接，每一层布置偶数焊工对称同时焊接，从顶部的一层开始顺序往下焊接。

当完成一半的焊接工作时，按步骤四的方法检查整个结构件整体的倾斜度；

在余下的焊接过程中，根据倾斜方向，由相反方向的焊工先开始焊接。

利用先焊侧产生的收缩变形来逐步纠正倾斜，保证整个结构件焊后的同心度。

本发明提供的多层环板轴向焊接的同心度控制方法，通过调平装置和水平测量装置，配合特殊的焊接方法，能够有效的控制多层环板结构焊接件的同心度，避免装配平台平面度及水平度精度不足对结构件的影响。并能够控制整体结构件的焊接变形，保证各环板的位置精度及整个结构件的同心精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为定子机座的剖面结构简图。

图2为本发明中环形端板调平及环形腹板定位的结构示意图。

图3为本发明中环形腹板定位的俯视结构示意图。

图4为本发明中调平装置的结构示意图。

图5为本发明中水平测量装置的结构示意图。

图中：环形端板1，环形腹板2，支撑环3，铁芯环4，键棒5，筒体6，调平装置7，底座71，定楔块72，活动楔块73，螺杆74，侧板75，齿轮螺母76，电机77，行星减速器78，卡板79，铅垂线8，水平测量装置9，标尺光栅91，浮子92，测量筒93，连通管94，反射式光栅读取头95，数显屏96，定距管10。

具体实施方式

如图1~3中，一种多层环板轴向焊接的同心度控制方法，包括以下步骤：

一、制作形位尺寸符合设计要求的装配基准板；

本例中以环形端板1作为装配基准板，以作为整个结构件定位的基准。环形端板1通过加工或矫正以具有较高的平面度。按图纸加工环形端板1两平面及内外圆。

二、确定装配基准板和各层环板的内、外圆象限点；在装配基准板和各层环板在内、外圆象限点的板厚方向上由数控机床刻线。也可以采用手工刻线。在环形零件上划出十字中心线，并引到外圆或内圆象限点的板厚方向，以四个象限点上的刻线作为定位基准点。方法取决于结构件的同心度要求，同心度要求越高，则使用划线精度更高的数控机床刻线的方法。

三、调平装配基准板；

优选的方案中，如图2、4、5中所示，采用调平装置7和水平测量装置9调平装配基准板；

优选的方案中，所述的调平装置7中，底座71上设有定楔块72，定楔块72上设有与定楔块72滑动配合的活动楔块73，活动楔块73的上端面为水平，活动楔块73的一端与螺杆74连接，螺杆74穿过与底座71固定连接的侧板75与螺母连接。通过旋转螺母，使螺杆74位移，从而带动活动楔块73位移，通过活动楔块73与定楔块72之间的楔形面调节活动楔块73的上端面的高度。在调平时，沿着环形端板1的圆周，在环形端板1的底部均布多个调平装置7，通过调节调平装置7中活动楔块73的上端面的高度实现环形端板1的调平。

进一步优选的方案中，所述的螺母为齿轮螺母76，齿轮螺母76可转动不可轴向移动的安装在与侧板75固定连接的卡板79内；

齿轮螺母76与行星减速器78的输出轴上的齿轮啮合连接，行星减速器78的输入轴通过联轴器与电机77连接。由此结构，通过控制电机77的旋转，实现自动调平。

优选的方案如图2、5中，所述的水平测量装置9中，多个测量筒93放置在装配基准板上端面靠近边缘的位置，测量筒93内设有液体，测量筒93底部之间通过连通管94连通。测量筒93优选的分布在如图3中所示的靠近象限点A、B、C和D的边缘位置，在调平过程中，通过测量液面的高度检测水平。

可选的方案中，通过深度千分尺测量液面的高度。

另一可选的方案如图5中，测量筒93为透明材质，测量筒93内设有浮子92，浮子92外壁设有标尺光栅91，测量筒93侧壁设有反射式光栅读取头95。首先拿起测量筒93，使测量筒93内的液体全部排出，此时浮子92处于零位，启动有反射式光栅读取头95，逐渐放下测量筒93，液体从连通管94进入到测量筒93内，浮子92上浮，标尺光栅91相应上浮，反射式光栅读取头95读取位移数值，并在数显屏96上显示。也可以将数值直接发送至控制装置，例如PLC，由PLC自动控制前述的自动调平的调平装置7进行调平，从而提高加工效率。

四、装配各层环板；

使用定距管10对待装配的环板，包括环形腹板2、支撑环3和铁芯环4进行初步定位，在四个象限点上吊铅垂线8，铅垂线采用0.3mm钢琴线，吊线锤重量大于5Kg，通过测量铅垂线到待装配环板象限点和基准板象限点之间尺寸差e的绝对值，取得四个数据，通过精确调整，使四个数据的最大值与最小值的差值满足装配定位要求，且铅垂线8与待装配环板和装配基准板在板厚方向的刻线对齐，参见图2、3中所示，进行定位焊；

重复以上的步骤，安装其他待装配的环板，包括环形腹板2、支撑环3和铁芯环4。

五、将轴向结构件与装配基准板和环板焊接连接；定子机座框架的轴向结构件在垂直位置焊接，每一层布置偶数焊工对称同时焊接，从顶部的一层开始顺序往下焊接。这种焊接顺序能够使每一层环板产生对称的焊接收缩变形，减少结构件整体的倾斜。

当完成一半的焊接工作时，按步骤四的方法检查整个结构件整体的倾斜度；

在余下的焊接过程中，根据倾斜方向，由相反方向的焊工先开始焊接。利用先焊侧产生的收缩变形来逐步纠正倾斜，保证整个结构件焊后的同心度。

此处的轴向结构件是指各环板之间的连接件，结构件整体则是指包含装配基准板、环板和轴向结构件的整体结构。

通过以上步骤实现控制轴向焊接的多层环板的同心度。采用本发明的方法制作的定子机座，在实际平面度大于3mm的装配平台上进行装配与焊接，仍能够对齐每一层环板的径向位置，顺利装配键棒5、弹簧棒和通气管等插入式零件，框架和定子机座焊后同心度误差小于3mm，满足图纸要求。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。