1E级核电应急柴油发电机定子铁心与机座配加工的方法与流程

本发明涉及一种1e级核电应急柴油发电机定子铁心与机座配加工的方法。

背景技术

核电安全1e级电机最主要的是要保证产品运行安全可靠，因此，在制造过程中必须严格按照核电产品的规范要求操作每一道步骤，精益求精，严把质量这一道关。

请参阅图1a和图1b，核电站用的1e级应急柴油同步发电机的定子的结构主要由两个机座1和定子铁心2等零部件组成，中间为定子铁心2，在定子铁心2的两侧一一对应地安装两个机座1，两个机座分别为轴伸端机座11和非轴伸端机座12，定子铁心2与机座采用止口定位，用螺栓连接固定。由于定子铁心2与机座1需多次重复定位安装，为保证重复定位精度，在定子铁心2与机座1的配合面加工锥销孔，并安装销子3。电机定子的技术要求是：两端机座端盖侧的内圆和止口平面的技术要求一致。与端盖配合的内圆直径尺寸为φ1790h8(+0.23/0)，内圆表面粗糙度ra3.2，止口平面表面粗糙度ra6.3；与铁心内圆的同轴度≤0.10mm，两侧止口平面的平行度≤0.10mm。

请参阅图2a和图2b，定子铁心2由扇形冲片、压圈22、筋板23和外罩板24组成，铁心叠装完以后，在铁心21被压紧的状态下，将筋板23与铁心外圆和压圈22焊成一个整体。再在筋板23的外侧焊接外罩板24，外罩板24分别与筋板23和压圈22焊成一个整体。定子铁心的技术要求是：定子铁心内圆与两端压圈止口外圆的同轴度≤0.08mm；定子铁心内圆与两端压圈止口平面的垂直度≤0.05mm；压圈止口外圆直径φ＝d1830g6(-0.032/-0.124)，铁心两端压圈止口平面的平行度≤0.10mm；表面粗糙度ra3.2。止口平面上有12-φ28和8-m30螺孔，用于安装机座。

请参阅图3a和图3b，机座由各种规格的钢板焊接而成，经消应力热处理，表面经喷砂和油漆处理，合格后，经机加工，完工的机座必须满足图样的技术要求。机座有轴伸端机座11和非轴伸端机座12两个机座，技术要求一致。与铁心配合的内圆直径尺寸φ1830h7(+0.150/0)，内圆表面粗糙度ra3.2，止口平面表面粗糙度ra6.3；与端盖配合的内圆直径尺寸φ1790h8(+0.230/0)，内圆表面粗糙度ra3.2，止口平面表面粗糙度ra6.3，与铁心侧内圆的同轴度≤0.10mm，两侧止口平面的平行度≤0.10mm。

定子主要由轴伸端机座、铁心(或定子嵌线)和非轴伸端机座等组成。如铁心(或定子嵌线)和机座采用各自单独加工好后，直接进行组装，那么，各自单件加工产生的尺寸公差和形位公差就有可能累加。铁心止口外圆的尺寸公差为(-0.032/-0.124)mm，机座内圆的尺寸公差为(+0.150/0)mm，铁心止口外圆与机座内圆的配合间隙由下列公式计算：

δmax＝dmax-dmin(1)

式(1)中：δmax为机座内圆与铁心外圆最大配合间隙；dmax为机座内圆上限尺寸公差；dmin为铁心止口外圆的下限尺寸公差；

δmin＝dmin-dmax(2)

式(2)中：δmin为机座内圆与铁心外圆最小配合间隙；dmin为机座内圆下限尺寸公差；dmax为铁心止口外圆的上限尺寸公差；

根据上述公式(1)和(2)可通过计算得到δmax和δmin的值，机座内圆与铁心止口外圆最大配合间隙为δmax＝dmax-dmin＝(+0.150)-(-0.124)＝0.274mm，最小配合间隙为δmin＝dmin-dmax＝0-(-0.032)＝0.032mm。然而，机座内圆与铁心内圆的同轴度允许误差应≤0.10mm，由δmax＝0.274mm可知，机座内圆与铁心内圆最大的同轴度为0.274mm，已大大超过技术要求的同轴度≤0.10mm；由δmin＝0.032mm可知，机座内圆与铁心内圆最小的同轴度为0.032mm，在允许范围内。因机座铁心侧内圆与端盖侧内圆一般采用一次装夹加工，因此，这里忽略不计机座两侧内圆的同轴度。

要满足技术要求的同轴度≤0.10mm，就必须采用合理的加工工艺，首先要消除各零部件之间的配合间隙，并且以铁心内圆为基准，其次，再对机座端盖侧内圆加工，即采用二次加工的方法来提高定子的加工精度。

为保证产品的加工质量，这种1e级的核电电机样机我们是在定子嵌线vpi整浸后，先对定子铁心的压圈止口和平面按技术要求加工到位，然后再将机座与定子嵌线装合成一体，以铁心内圆为基准分别加工两端机座端盖档内圆和止口平面。这个工艺流程加工的优点是定子嵌线已完全固化，不容易变形，与机座的加工是终极加工，中间环节少，加工精度高。但是，这个工艺流程加工的最大缺点是，加工过程中的铁屑难免会掉入铁心和线圈的缝隙中，如清理不彻底，会给电机正常运行带来非常大的隐患。1e级的核电电机不允许有任何安全隐患的存在。因此，必须调整工艺，要求既要消除安全隐患，又要保证技术要求和产品质量。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种1e级核电应急柴油发电机定子铁心与机座配加工的方法，可以避免机座二次加工时铁屑掉入线圈和铁心的缝隙中的质量隐患，而且，很容易清除加工过程中的铁屑，给安全带来保障，使加工好的定子满足核电产品的质量要求，电机运行安全可靠。

实现上述目的的技术方案是：一种1e级核电应急柴油发电机定子铁心与机座配加工的方法，包括以下步骤：

s1，机座的机加工步骤：采用立式车床分别加工定子铁心两端的机座，所述定子铁心两端的机座分别为轴伸端机座和非轴伸端机座，两者的加工方法相同，具体包括以下步骤：将机座安放到立式车床的花盘上，机座与定子铁心配合的一端朝上安放，用夹具固定机座，然后车准机座铁心端的内圆和止口平面，机座端盖端的内圆光出即可，余量留在定子二次加工时再加工到位，然后划孔加工线、钻孔及攻螺纹，完成机座的机加工；

s2，定子铁心的机加工步骤：加工定子铁心的铁心轴伸端止口平面和外圆以及铁心非轴伸端止口平面和外圆；

s3，定子拼装步骤：将步骤s1中加工好的轴伸端机座和非轴伸端机座分别与步骤s2中加工好的定子铁心拼装在一起，

s4，定子加工销孔步骤：定子拼装完成后，将定子放到镗床的工作转台上，用压板将其固定在工作转台上，旋转镗床的工作转台，使镗床主轴的中心线与定子的中心线成45°夹角，先用钻头打销孔底孔，再用铰刀铰孔；第一个销孔加工好后，旋转镗床的工作转台，位置调整好后，按第一个销孔的加工方法逐个加工第二销孔、第三销孔和第四销孔，完成销孔加工后，销孔内敲入销子，固定机座与定子铁心的相对位置；

s5，定子铁心与机座配车步骤，将完成销孔加工并敲入销子的定子垂直安放到立式车床的花盘上，采用立式车床分别加工定子铁心的非轴伸端机座内圆和止口平面以及轴伸端机座内圆和止口平面，完成定子加工。

上述的1e级核电应急柴油发电机定子铁心与机座配加工的方法，所述步骤s2具体包括以下步骤：

s21，将定子铁心安放到立式车床的花盘上，铁心轴伸端朝上安放，用夹具固定定子铁心，以定子铁心内圆为基准，在刀架上安放百分表，以上端数下来第二段和下端数上来第二段铁心的内圆为基准，定子铁心内圆在4个夹具的位置处用记号笔做好标记，圆周测量4个点，上下共测量两组数据，共8个点数据，百分表在180°两个位置的数据偏差≤0.05mm，定子铁心调整好后就可以加工止口平面和外圆，车准铁心轴伸端的止口平面和外圆；

s22，铁心轴伸端止口加工好以后，将定子铁心吊下来，并将其180°翻身，使铁心非轴伸端朝上，为保证铁心轴伸端止口平面与铁心非轴伸端止口平面的平行度，先在立式车床的花盘上均布4件等高垫块，4件等高垫块的位置在止口平面处，车准等高垫块的上平面，然后再将定子铁心已加工好的铁心轴伸端止口平面安放到等高垫块上，所述铁心轴伸端止口平面与所述等高垫块的上平面紧密贴合；

s23，再按s21步骤中的加工铁心轴伸端止口平面和外圆的方法来加工铁心非轴伸端止口平面和外圆；

s24，然后划孔加工线和钻孔，完成定子铁心的机加工。

上述的1e级核电应急柴油发电机定子铁心与机座配加工的方法，所述步骤s3具体包括以下步骤：

s31，在工作平台上先放好v形垫铁，再将步骤s2中加工好的定子铁心通过吊具吊运至所述v形垫铁上；

s32，将步骤s1中加工好的一端机座吊起，与所述定子铁心拼装在一起，并用螺栓固定，在行车松掉之前，在机座的下端用千斤顶支撑住，确保机座免受悬臂力；

s33，再将步骤s1中加工好的另一端机座按步骤s32中的方法与定子铁心拼装在一起，完成定子的初步拼装；

s34，将初步拼装完成的定子吊运至专用底架上，将定子铁心与两端的机座固定用的螺栓拧松，调整机座底脚面与专用底架接触面，再将螺栓拧紧，同时采用螺栓将机座、定子铁心和专用底架固定成一体，完成定子的拼装。

上述的1e级核电应急柴油发电机定子铁心与机座配加工的方法，所述步骤s32中，将步骤s1中加工好的轴伸端机座吊起，与所述定子铁心的铁心轴伸端拼装在一起，并用螺栓固定，在行车松掉之前，在轴伸端机座的下端用千斤顶支撑住，确保轴伸端机座免受悬臂力；

所述步骤s33中，再将步骤s1中加工好的非轴伸端机座按步骤s32中的方法与定子铁心的铁心非轴伸端拼装在一起，完成定子的初步拼装。

上述的1e级核电应急柴油发电机定子铁心与机座配加工的方法，所述步骤s5具体包括以下步骤：

s51，将完成销孔加工并敲入销子的定子垂直安放到立式车床的花盘上，非轴伸端机座朝上安放，用夹具固定轴伸端机座，以定子铁心内圆为基准，在刀架上安放百分表，以上端数下来第二段和下端数上来第二段铁心的内圆为基准，定子铁心内圆在4个夹具的位置处用记号笔做好标记，圆周测量4个点，上下共测量两组数据，共8个点数据，百分表在180°两个位置的数据偏差≤0.05mm，定子铁心调整好后，就可以加工非轴伸端机座的内圆和止口平面，车准非轴伸端机座的内圆和止口平面；

s52，非轴伸端机座的内圆和止口平面加工好以后，将定子吊下来，并将其180°翻身，使轴伸端机座朝上，为保证铁心轴伸端机座止口平面与非轴伸端机座止口平面的平行度，先在车床的花盘上均布4件等高垫块，所述4件等高垫块位置在非轴伸端机座止口平面处，车准所述等高垫块的上平面，然后再将非轴伸端机座的止口平面安放到等高垫块上，非轴伸端机座的止口平面与所述等高垫块的上平面紧密贴合；

s53，再按步骤s51中加工非轴伸端机座内圆和止口平面的方法来加工轴伸端机座内圆和止口平面，完成定子加工。

本发明的1e级核电应急柴油发电机定子铁心与机座配加工的方法，可以避免机座二次加工时铁屑掉入线圈和铁心的缝隙中的质量隐患，而且，很容易清除加工过程中的铁屑，给安全带来保障，使加工好的定子满足核电产品的质量要求，电机运行安全可靠。

附图说明

图1a为1e级核电应急柴油发电机的定子的侧视图；

图1b为1e级核电应急柴油发电机的定子的主视图；

图2a为1e级核电应急柴油发电机的定子铁心的立体结构图；

图2b为1e级核电应急柴油发电机的定子铁心的主视图；

图3a为定子的轴伸端机座的结构图；

图3b为定子的非轴伸端机座的结构图；

图4为本发明的1e级核电应急柴油发电机定子铁心与机座配加工的方法的流程图；

图5a为机座的机加工步骤的示意图；

图5b为定子铁心的机加工步骤的示意图；

图5c1为定子拼装步骤中定子铁心放置的主视图；

图5c2为定子拼装步骤中定子铁心放置的侧视图；

图5c3为定子拼装步骤中定子铁心与机座拼装的示意图；

图5c4为定子拼装步骤中定子与专用底架拼装的主视图；

图5c5为定子拼装步骤中定子与专用底架拼装的侧视图；

图5d1为定子加工销孔步骤的示意图；

图5d2为定子加工销孔步骤中定子与镗床转台的连接示意图；

图5e定子铁心与机座配车步骤的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：

针对现有技术中加工过程中的铁屑难免会掉入铁心和线圈的缝隙中，如清理不彻底，会给电机正常运行带来非常大的隐患，我们设想能不能在铁心嵌线前先完成铁心与机座的配加工，这样就很容易清除加工过程中的铁屑，给安全带来保障，这样做是否可行？需进行严格的技术分析和工艺验证才能最后确定，下面先进行技术分析如下：

由图2a和图2b中电机定子铁心的结构可知，铁心叠装好以后，铁心外圆与18根筋板焊接在一起，18根筋板穿过压圈上的孔，再与压圈焊接成一体，这个状态已类似于y系列外压装的定子铁心，机械强度已相当好，一般y系列外压装的定子铁心我们都是采用铁心焊接后，先进行铁心机加工，然后进行嵌线和vpi整浸，定子嵌线套入机座后，再以铁心内圆为基准车准机座两端的内圆。那么，1e级的核电电机的铁心能否这样加工？分析认为，在铁心18根筋板外侧焊有9块外罩板，外罩板与筋板和压圈的内侧面采用满焊焊接，外罩板起到很好的支撑作用，有效地加强了铁心的强度。铁心先机加工以后，还要经过嵌线、浸漆和烘焙，能否保持原来的尺寸精度和形位公差，有待进一步的工艺验证确认。

定子铁心压装后，须将线圈嵌入铁心槽內，然后进行vpi处理，定子嵌线vpi处理需经过预热、抽真空、浸漆、加压、减压和烘焙等过程，在整个定子嵌线vpi处理的过程中，对定子铁心是否有影响？对此，我们进行工艺验证工作，分析认为定子铁心主要受热胀冷缩的影响比较大，验证的主要内容确定为加热、保温和冷却过程以及热胀冷缩对铁心压圈外圆、平面与铁心内圆的同轴度和垂直度影响程度。

根据工艺验证的技术参数分析，模拟定子嵌线vpi整浸后的烘焙处理，结论是烘焙对定子铁心的机加工精度的影响可以忽略不计，因此，确定先机加工定子铁心，再配加工机座，然后再进行嵌线、vpi整浸、烘焙和机座与定子嵌线组装成定子的工艺方案。

请参阅图4至图5e，本发明的最佳实施例，一种1e级核电应急柴油发电机定子铁心与机座配加工的方法，包括以下步骤：

s1，机座的机加工步骤：请参阅图5a，采用立式车床10分别加工定子铁心两端的机座，定子铁心两端的机座分别为轴伸端机座和非轴伸端机座，两者的加工方法相同，具体包括以下步骤：将机座1安放到立式车床10的花盘101上，机座1与定子铁心配合的一端朝上安放，用夹具102固定机座，然后依靠横梁103、沿横梁103移动的滑枕104以及与滑枕104相连的刀具105，车准机座铁心端的内圆和止口平面，机座端盖端的内圆光出即可，余量留在定子二次加工时再加工到位，然后划孔加工线、钻孔及攻螺纹，完成机座1的机加工。

s2，定子铁心的机加工步骤：加工定子铁心的铁心轴伸端止口平面和外圆以及铁心非轴伸端止口平面和外圆，请参阅图5b，步骤s2具体包括以下步骤：

s21，将定子铁心2安放到立式车床10的花盘101上，铁心轴伸端朝上安放，用夹具102固定定子铁心2，以定子铁心内圆为基准，在刀架上安放百分表106，以上端数下来第二段和下端数上来第二段铁心的内圆为基准，定子铁心内圆在4个夹具的位置处用记号笔做好标记，圆周测量4个点，上下共测量两组数据，共8个点数据，百分表106在180°两个位置的数据偏差≤0.05mm，定子铁心2调整好后就可以加工止口平面和外圆，依靠横梁103、沿横梁103移动的滑枕104以及与滑枕104相连的刀具105，车准铁心轴伸端的止口平面和外圆；这样加工出来的止口平面与铁心内圆中心线的垂直度以及止口外圆与铁心内圆的同轴度都能满足技术要求；

s22，铁心轴伸端止口加工好以后，将定子铁心吊下来，并将其180°翻身，使铁心非轴伸端朝上，为保证铁心轴伸端止口平面与铁心非轴伸端止口平面的平行度，先在立式车床的花盘上均布4件等高垫块107，4件等高垫块的位置在止口平面处，车准等高垫块的上平面，然后再将定子铁心已加工好的铁心轴伸端止口平面安放到等高垫块上，所述铁心轴伸端止口平面与等高垫块107的上平面紧密贴合；

s23，再按s21步骤中的加工铁心轴伸端止口平面和外圆的方法来加工铁心非轴伸端止口平面和外圆；通过以上的加工方法来保证同轴度、垂直度和平行度的形位公差；

s24，然后划孔加工线和钻孔，完成定子铁心的机加工。

s3，定子拼装步骤：将步骤s1中加工好的轴伸端机座和非轴伸端机座分别与步骤s2中加工好的定子铁心拼装在一起，请参阅图5c1至图5c5，步骤s3具体包括以下步骤：

s31，由图1a和图1b可知，定子是由轴伸端机座11、定子铁心2以及非轴伸端机座12三部分组成，这三部分用螺栓组合成一个整体。定子铁心2是个核心部件，而且重量重，吊运翻身易变形，须使用专用的吊具吊运，轻吊轻放。在工作平台20上先放好v形垫铁201，再将步骤s2中加工好的定子铁心2通过吊具30吊运至v形垫铁201上(见图5c1和图5c2)；

s32，将步骤s1中加工好的轴伸端机座11通过吊具30吊起，与定子铁心2的铁心轴伸端拼装在一起，并用螺栓固定，在行车松掉之前，在轴伸端机座11的下端用千斤顶40支撑住，确保轴伸端机座免受悬臂力(见图5c3)；

s33，再将步骤s1中加工好的非轴伸端机座12按步骤s32中的方法与定子铁心2的铁心非轴伸端拼装在一起，完成定子的初步拼装(见图5c3)；

s34，因为定子是由轴伸端机座、定子铁心以及非轴伸端机座三部分组成，两端机座拼装后，两端机座的4个底脚面平面度无法保证，因此，需将定子吊放到专用底架50上，此专用底架50专用于电机定子的机加工和电机试验。将初步拼装完成的定子吊运至专用底架50上，将定子铁心与两端的机座固定用的螺栓拧松，调整机座底脚面与专用底架50接触面，再将螺栓拧紧，同时采用螺栓将轴伸端机座11、非轴伸端机座12、定子铁心2和专用底架50固定成一体，完成定子的拼装(见图5c4和图5c5)。

s4，定子加工销孔步骤：请参阅图5d1和图5d2，定子拼装完成后，将定子放到镗床的工作转台601上，用压板602将其固定在工作转台601上，旋转镗床的工作转台，使镗床主轴603的中心线a与定子的中心线b成45°夹角，按照需要加工的销孔位置70，先用钻头打销孔底孔，再用铰刀铰孔；第一个销孔加工好后，旋转镗床的工作转台601，位置调整好后，按第一个销孔的加工方法逐个加工第二销孔、第三销孔和第四销孔，完成销孔加工后，销孔内敲入销子，固定机座1与定子铁心2的相对位置；

s5，定子铁心与机座配车步骤，将完成销孔加工并敲入销子的定子垂直安放到立式车床的花盘上，采用立式车床分别加工定子铁心的非轴伸端机座内圆和止口平面以及轴伸端机座内圆和止口平面，完成定子加工，请参阅图5e，步骤s5具体包括以下步骤：

s51，将完成销孔加工并敲入销子的定子垂直安放到立式车床10的花盘101上，非轴伸端机座12朝上安放，用夹具102固定轴伸端机座11，以定子铁心内圆为基准，在刀架上安放百分表106，以上端数下来第二段和下端数上来第二段铁心的内圆为基准，定子铁心内圆在4个夹具的位置处用记号笔做好标记，圆周测量4个点，上下共测量两组数据，共8个点数据，百分表106在180°两个位置的数据偏差≤0.05mm，定子铁心2调整好后，就可以加工非轴伸端机座12的内圆和止口平面，依靠横梁103、沿横梁103移动的滑枕104以及与滑枕104相连的刀具，车准非轴伸端机座12的内圆和止口平面；这样加工出来的止口平面与铁心内圆中心线的垂直度以及内圆与铁心内圆的同轴度都能满足技术要求；

s52，非轴伸端机座12的内圆和止口平面加工好以后，将定子吊下来，并将其180°翻身，使轴伸端机座11朝上，为保证铁心轴伸端机座止口平面与非轴伸端机座止口平面的平行度，先在车床的花盘上均布4件等高垫块107，所述4件等高垫块位置在非轴伸端机座止口平面处，车准所述等高垫块的上平面，然后再将非轴伸端机座的止口平面安放到等高垫块107上，非轴伸端机座的止口平面与所述等高垫块的上平面紧密贴合；

s53，再按步骤s51中加工非轴伸端机座内圆和止口平面的方法来加工轴伸端机座内圆和止口平面，通过以上的加工方法来保证定子铁心内圆与两端机座内圆的同轴度、定子铁心内圆与两端机座止口平面的垂直度以及两端机座止口平面的平行度。形位公差主要由机床的精度和加工的方法来保证，完成定子加工。

本发明的1e级核电应急柴油发电机定子铁心与机座配加工的方法，存在的问题或缺点是，定子铁心与机座配加工后，定子铁心和机座不得产生变形，特别是定子铁心后续还有多道步骤加工，如嵌线、vpi整浸、烘焙和机座与定子嵌线组装等步骤，加工过程中工件的变形就会造成定子的形位公差超差，因此，按照本发明方法加工，定子铁心一定要轻拿轻放，避免变形超差，做出合格的产品。

综上所述，本发明的1e级核电应急柴油发电机定子铁心与机座配加工的方法，先加工好机座和定子铁心，再将机座与定子铁心配装在一起，以定子铁心内圆为基准配加工机座端盖侧内圆和止口平面，然后，将机座与定子铁心解体，定子铁心进行嵌线、预热、vpi整浸、烘焙以及定子装配的工艺，即保证产品质量，又能很好地保证定子铁心与机座的加工精度，满足核电安全1e级电机运行安全和可靠。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。