风电塔筒预制砼环片卧式定位装置的制作方法

本发明涉及一种风电塔筒预制环片的加工辅助设备，尤其涉及一种风电塔筒预制砼环片卧式定位装置。

背景技术：

目前，现有的风电预制砼塔筒大多为圆筒状，整体为圆台形，每个筒节均有2~4个砼环片拼装而成。虽然采用了钢制模具，可以提高预制砼环片的制作精度和重复精度，但实际上由于种种原因，预制砼环片的成形精度并不高，这样就制约了砼环片拼装和筒节拼装的精度和效率，拖延工时，造成吊装装备的能力放空和无效台班时间的占用，这也是制约砼预制塔筒的推广和使用原因之一。

国外有对预制砼环片进行机加工，以获得高精度的环片成形精度。可以大大减少地面和空中的拼装工时，提高综合效率。国内对环片机加工非常罕见，也没有对重达几吨的薄壁环片的定位方式的相关研究。作为风电塔筒这样的预制砼环片，四分之一环或二分之一环的单个预制砼环片的重量一般在4~10吨之间，并且是相对的薄壁件，所以其定位方式必须考虑到预制砼环片本身可能的制造误差，对定位的影响和对加工的影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种风电塔筒预制砼环片卧式定位装置，能提高砼环片卧式加工定位精度和效率，降低模具的制作成本。

本发明是这样实现的：

一种风电塔筒预制砼环片卧式定位装置，包括夹具底座、夹具支架、锥形坑定位块、成对设置的第一半v定位块和第二半v定位块、定位球及其定位球安装组件；若干个夹具支架分别安装在夹具底座上，锥形坑定位块、第一半v定位块和第二半v定位块分别设置在若干个夹具支架的顶部，锥形坑定位块的上部设有向下凹陷的定位锥形坑，第一半v定位块和第二半v定位块的侧部均设有定位斜面；若干个定位球分别通过定位球安装组件安装在砼环片上，若干个定位球分布在砼环片的内壁两端并搁置在定位锥形坑和成对布置的定位斜面形成的v型定位斜面上，使砼环片卧式定位在夹具支架上。

所述的夹具支架设有三个并呈等腰三角形分布，锥形坑定位块设置在位于等腰三角形顶角处的夹具支架上，第一半v定位块和第二半v定位块成对设置在等腰三角形两个底角处的夹具支架上，砼环片的内壁上通过定位球安装组件安装三个定位球并对应搁置在定位锥形坑和成对布置的定位斜面形成的v型定位斜面上。

所述的第一半v定位块和第二半v定位块上的定位斜面相背对称设置，且两个定位斜面的法向连线与定位锥形坑的轴向垂直。

搁置在所述的定位锥形坑上的定位球安装在砼环片的一端且位于砼环片的横向中线上；分别搁置在一对定位斜面上的两个定位球安装在砼环片的另一端且关于砼环片的横向中线对称设置；砼环片上的与锥形坑定位块匹配安装的定位球球心和与第一半v定位块、第二半v定位块匹配安装的定位球球心连线到砼环片对称轴线的距离相等，使三个定位球的球心呈等腰三角形分布，且该等腰三角形的两腰中点连线与砼环片的对称轴线重合。

所述的锥形坑定位块、第一半v定位块和第二半v定位块下方均设有垂直高度调节块，锥形坑定位块、第一半v定位块和第二半v定位块通过垂直高度调节块安装在夹具支架上。

所述的砼环片内壁上预留定位销孔和螺纹套筒，定位球安装组件上设有定位销并匹配插入在定位销孔内，定位球安装组件通过螺栓固定连接在螺纹套筒上，使定位球固定安装在砼环片的内壁上。

三个所述的定位销孔的中心连线呈等腰三角形结构，且该等腰三角形底边上的高与砼环片的横向中线重合，该等腰三角形两腰中点的连线与砼环片的对称轴线重合。

所述的定位销孔和螺纹套筒沿安装处定位球内模面的法线方向设置。

所述的锥形坑定位块与夹具支架之间设有水平偏移调节平台。

所述的夹具支架与夹具底座之间均匀分布有若干块加强筋。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明可以应用于不同风电塔筒预制砼圆形环片的卧式加工定位，应用范围和适用范围广。

2、本发明采用定位球与定位块之间形成点接触，可以大大减少构件精度带来的定位误差，定位精度高，且定位球本身属于常规加工件，制作简单。

3、本发明通过法线方向设置的定位球安装组件将定位球安装到砼环片的内壁上，拆装、调试、检测方便且易实现，现场实施过程简单，减轻了操作人员的劳动强度，砼环片通过定位球即可在夹具中完成自动定位，并且满足六点完全定位，定位过程简单。

4、本发明采用了带有微调和反馈功能的位移检测反馈器，确保了砼环片最终加工精度，避免预制砼环片的各种误差对加工精度的影响，保证了加工质量。

本发明通过定位锥形坑和定位斜面来限制安装在砼环片内壁上的三个定位球的自由度，达到砼环片卧式完全定位的目的，定位精确、高效，便于砼环片的加工，适用于直径、角度不同的大小砼环片的定位。

附图说明

图1是本发明风电塔筒预制砼环片卧式定位装置定位大直径砼环片（四分之一环片）的主视图；

图2是图1中第一半v定位块和第二半v定位块与定位球的装配放大图；

图3是图1中锥形坑定位块与定位球的装配放大图；

图4是本发明风电塔筒预制砼环片卧式定位装置定位砼环片的侧剖图；

图5是图4中第一半v定位块处的局部放大图；

图6是图4中第二半v定位块处的局部放大图；

图7是图4中锥形坑定位块处的局部放大图；

图8是本发明风电塔筒预制砼环片卧式定位装置中定位球在砼环片上的装配仰视图；

图9是本发明风电塔筒预制砼环片卧式定位装置定位小直径砼环片（二分之一环片）的主视图；

图10是图9中第一半v定位块与定位球的装配放大图；

图11是图9中锥形坑定位块与定位球的装配放大图。

图中，1夹具底座，2夹具支架，21水平偏移调节平台，3锥形坑定位块，31定位锥形坑，401第一半v定位块，402第二半v定位块，41定位斜面，411接触线，42垂直高度调节块，5定位球，51定位球安装组件，6加强筋，7砼环片，71定位销孔，72螺纹套筒，73螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

请参见附图1及附图4，一种风电塔筒预制砼环片卧式定位装置，包括夹具底座1、夹具支架2、锥形坑定位块3、需成对安装且形状尺寸完全相同的第一半v定位块401和第二半v定位块402、定位球5及其定位球安装组件51；若干个夹具支架2分别安装在夹具底座1上，锥形坑定位块3、第一半v定位块4和第二半v定位块402分别设置在若干个夹具支架2的顶部，请参见附图2和附图3，锥形坑定位块3的上部设有向下凹陷的定位锥形坑31，第一半v定位块401和第二半v定位块402的侧部均设有定位斜面41；若干个定位球5分别通过定位球安装组件安装在砼环片7上，若干个定位球5分布在砼环片7的内壁两端并搁置在定位锥形坑31和成对布置的定位斜面41形成的v形定位斜面上，使砼环片7卧式定位在夹具支架2上。

所述的夹具支架2设有三个并呈等腰三角形分布，锥形坑定位块3设置在位于等腰三角形顶角的夹具支架2上，第一半v定位块401和第二半v定位块402成对对称设置在等腰三角形两个底角的夹具支架2上，等腰三角形的高与砼环片7的横向中线重合。砼环片7的内壁上通过定位球安装组件51安装三个定位球5并对应搁置在定位锥形坑31和成对布置的定位斜面41形成的v型定位斜面上，球形结构的定位球5与定位锥形坑31和定位斜面41之间均形成点接触，通过三个接触点定位砼环片7。

请参见附图4至附图7，所述的第一半v定位块401和第二半v定位块402上的定位斜面41相背对称设置，且两个定位斜面41的法向连线与定位锥形坑31的轴向垂直，可用于限定砼环片7的六个自由度，达到较好的定位作用。

搁置在所述的定位锥形坑31上的定位球5安装在砼环片7的一端且位于砼环片7的横向中线上；分别搁置在成对设置的定位斜面41上的两个定位球5安装在砼环片7的另一端且关于砼环片7的横向中线对称设置；砼环片7上的与锥形坑定位块3匹配安装的定位球5球形和与第一半v定位块401、第二半v定位块402匹配安装的定位球5球心连线到砼环片7对称轴线的距离相等，使三个定位球5的球心呈等腰三角形分布，且该等腰三角形的两腰中点连线与砼环片7的对称轴线重合，使三个定位球5能与锥形坑定位块3、第一半v定位块401和第二半v定位块402匹配定位。

一个定位球5的下部放置于定位锥形坑31内，可通过定位锥形坑31限制其三个移动自由度；另两个定位球5的下部靠在两个半v定位面型号才能的v型定位斜面上，两个相背设置的半v形的定位斜面41联合形成倒v形结构，可共同限制其余的三个旋转自由度，即可实现限制六个自由度的完全定位。

请参见附图,8，无论大直径砼环片7（四分之一环片）还是小直径砼环片7（二分之一环片），3个预留定位销孔71中心在砼环片7内壁上的投影尺寸是不变的，即形成的投影等腰三角形底边长bb和高aa是相同的。由于砼环片7直径的变化，在砼环片7内表面法向固定的定位球5，其3点中心形成的第二个等腰三角形的高有一定的变动量。当一侧的定位球5落于定位锥形坑31内定位后，另一侧的两个定位球5中心的连线会发生水平偏移，砼环片7的对称中心线也会同时偏移。对于风电塔筒而言，最大和最小砼环片7的中心线的偏移量约为20mm左右，由此导致一侧两个定位球5中心的连线可能有大约42mm的水平变动量，而定位球5在定位斜面41的接触点将有约60mm的水平移动，请参见附图2和附图10，接触线411表示了定位球5个定位斜面41接触线的实际变动量。

由于砼环片7本身存在一定的锥度，故3个定位球5的中心高并不在统一水平面上。因为砼环片7的锥度是一定值，三个定位球5之间的高度差关系不因直径变化而变化，所述的锥形坑定位块3、第一半v定位块401和第二一半v定位块402下方均设有垂直高度调节块42，锥形坑定位块3、第一半v定位块401和第二一半v定位块402通过垂直高度调节块42安装在夹具支架2上，由于砼环片7直径变化会导致3个定位球5中心连线尺寸的改变，但不会造成3个定位球5中心高度差的变化。

所述的砼环片7内壁上预留定位销孔71和螺纹套筒72，定位球安装组件51上设有定位销并匹配插入在定位销孔71内，定位球安装组件51通过螺栓73固定连接在螺纹套筒72上，使定位球5固定安装在砼环片7的内壁上。优选的，螺纹套筒72设有两个并对称设置在定位销孔71的两侧，便于定位球5的安装定位。

三个所述的定位销孔71的中心连线呈等腰三角形结构，且该等腰三角形底边上的高与砼环片7的横向中线重合，该等腰三角形两腰中点的连线与砼环片7的对称轴线重合。

所述的定位销孔71和螺纹套筒72沿安装处定位球5内模面的法线方向设置，安装、调试、检测容易实现，拆装方便，且使模具的制造简单、高精度。

考虑到预制砼环片7制作过程可能的偏差，即定位销孔71中心的尺寸精度无法做的很高，所述的夹具支架2上设有可微量调节的水平偏移调节平台21，水平偏移调节平台21可安装在锥形坑定位块3与夹具支架2之间。水平偏移调节平台21可采用现有成熟技术的磁致油缸、伺服滚珠丝杠导轨等，使其能带动锥形坑定位块3水平移动并反馈位移的距离。使用中，首先利用机床进行环片底面全长度的检测，测出环片底面相对机床导轨的平行度，通过水平偏移调节平台21进行调整，保证砼环片7底面的最小加工余量，再固定砼环片7开始加工。

所述的夹具支架2与夹具底座1之间均匀分布有若干块加强筋6。每个夹具支架2的下部四周均匀分布若干块加强筋6，并与夹具底座1固定，用于提高承载能力和支撑稳定性。

请参见附图1至附图8，在定位四分之一圆环状的大直径的砼环片7时，将大直径的砼环片7吊起到夹具支架2的上方，操作人员在大直径的砼环片7下方将三个定位球5通过定位销经定位销孔71设置在大直径的砼环片7的内壁上，并通过螺栓73经螺纹套筒72锁紧固定，将三个定位球5呈等腰三角形安装在大直径的砼环片7的内壁上，并关于大直径的砼环片7的径向轴线对称设置。

将大直径的砼环片7通过三个定位球5置于夹具支架2上，使一侧的定位球5下部定位在定位锥形坑31内，另一侧的两个定位球5定位在两个相背设置呈倒v形的定位斜面41上，调整大直径的砼环片7的放置使其恰好限制大直径的砼环片7的六个自由度，达到定位大直径的砼环片7的目的。

请参见附图8至附图11，在定位二分之一圆环状的小直径的砼环片7时，将小直径的砼环片7吊起到夹具支架2的上方，操作人员在小直径的砼环片7下方将三个定位球5通过定位销经定位销孔71设置在小直径的砼环片7的内壁上，并通过螺栓73经螺纹套筒72锁紧固定，将三个定位球5呈等腰三角形安装在小直径的砼环片7的内壁上，并关于小直径的砼环片7的径向轴线对称设置。

将小直径的砼环片7通过三个定位球5置于夹具支架2上，使一侧的定位球5下部定位在定位锥形坑31内，另一侧的两个定位球5定位在两个相背设置呈倒v形的定位斜面41上，调整小直径的砼环片7的放置使其恰好限制小直径的砼环片7的六个自由度，达到定位小直径的砼环片7的目的。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。