风电叶片预埋螺栓金属法兰盘的制作方法

本发明创造属于风电叶片加工制造设备技术领域，尤其涉及一种兆瓦级风电叶片生产过程中起定位作用的预埋螺栓金属法兰盘。

背景技术：

在风电叶片生产过程中，风电叶片的压力侧(PS)和吸力侧(SS)两瓣首先分别在各自的模具中进行成型，然后将PS侧和SS侧模具两瓣合模形成叶片整体。在合模过程中，需要对PS侧和SS侧模具进行精准定位，工程上常采用法兰盘的方式进行定位。

现有的法兰盘主要有两种形式：一是双法兰盘形式，即具有相邻设置的两个法兰盘，靠近内侧的固定式法兰盘用于定位外侧的法兰盘；二是深入叶片模具内部的法兰盘，通过在模具根部钢架焊接弯折钢板，定位法兰盘。其中，第一种形式的法兰盘需要用到两块，一旦法兰发生变形，无法调节，且增加了PS侧模具叶根翻转重量，容易导致叶根钢架变形；第二种形式的法兰盘使得叶根气密性差，叶根铺层难度大，叶片脱模困难，叶根端面平面度容易发生偏移。另外，两种形式的法兰盘均未考虑后期加工需求中，需要进行预埋螺栓等加工操作，使得后期操作还需要在原有条件下进行设计改进。

以上可以看出，早期对叶根平面度要求认识不深，对法兰平面度调节考虑不周，设计上先天不足，一方面使得叶片加工精度和操作便捷度均受到不利影响，另一方面也使得法兰盘一旦发生变形，调节起来非常困难。

技术实现要素：

本发明创造为解决现有技术中的问题，提供了一种风电叶片预埋螺栓金属法兰盘，提高叶片平面度和拆装、调节的便捷度，提高生产效率。

本发明创造提供的金属法兰盘，包括两个具有半圆弧状平面的侧盘，所述两个侧盘能够拼合成为一个具有圆环的平面结构；位于所述两个侧盘的两端的拼合部位上分别设有至少一个锁紧机构，所述锁紧机构包括油缸和钩锁，所述油缸底端铰接固定于其中一个侧盘上，所述钩锁固定于与所述油缸底端所在的侧盘相对的另一个侧盘上，所述油缸越过所述两个侧盘的拼合部位并通过其伸缩杆与所述钩锁的活动拉头可拆卸连接；所述侧上还设有使其能够与其他装置连接的连接机构。

其中，所述油缸可以为液压油缸。

其中，所述油缸和钩锁分别固定于与所述两个侧盘的表面固定连接的锁紧底座上。进一步，所述锁紧底座与所述侧盘通过螺栓可拆卸连接。进一步，所述锁紧机构位于所述侧盘的朝向模具的底面一侧。

其中，所述两个侧盘的两端的拼合部位上分别设有至少一组定位机构，每组定位机构均包括分别固定于两个侧盘的定位块，每组所述定位机构的定位块具有能够相互嵌合的嵌合面。进一步，所述每组所述定位机构的定位块的嵌合面的外形可以根据嵌合的需要进行设计，呈弧状嵌合、齿状嵌合，也可以优选地呈本案图中所示的阶梯状嵌合。进一步，所述定位块与所述侧盘通过螺栓可拆卸连接。进一步，所述定位机构位于所述侧盘的与所述模具所在的底面相对的顶面一侧。

其中，所述连接机构可以是能够与模具进行连接一般的性结构，如采用铆钉等铆接方式的连接结构，也可以优选地采用本案的下述连接结构。本案的连接机构包括贯穿固定于所述侧盘上的衬套、与所述衬套邻接设置的定位套筒、以及定位螺栓，所述衬套和定位套筒内设有同轴贯通的通道，所述定位螺栓自衬套的与所述定位套筒相对的一侧深入所述通道并与所述定位套筒的内壁螺纹配合，所述定位套筒的外壁上还设有能够与定位螺母配合的螺纹。

进一步，所述衬套一端设有能够与侧盘的底面卡合的衬套帽，另一端的外壁上设有螺纹，所述衬套能够分别通过所述衬套帽以及与所述螺纹匹配的固定螺母实现其在所述侧盘上的固定。

进一步，所述衬套与所述侧盘上的孔间隙配合，所述衬套的材料优选为20GrMnTi，内表面更优选地做渗碳淬火处理。

进一步，所述定位螺栓的螺栓帽与所述衬套之间的接触面上还设有定位垫片。

进一步，所述定位套筒的筒体外壁上沿其延伸方向设有键槽，所述键槽优选地绕轴均布，更优选为2个；所述定位套筒的筒帽外壁上还设有筒槽。

进一步，所述定位螺母的靠近模具的一侧还设有止动垫圈。优选的，所述止动垫圈还设有内爪和/或外爪，所述内爪能够与所述定位套筒的键槽卡装，所述外爪能够与设置于所述定位螺母外周侧壁的螺母卡槽卡装。

进一步，所述连接机构还包括能够固定于模具安装孔内的固定套筒，所述固定套筒优选地与所述定位套筒间隙配合。所述止动垫圈和定位螺母分别依次设置于靠近所述固定套筒的两端的端面上。

进一步，所述连接机构分别对称设置于所述两个侧盘的两端的靠近所述两个侧盘的拼合部位的附近位置上。优选的，所述侧盘的两端的外周上对称设有向外延伸的凸缘，所述连接机构设置于所述凸缘上。

其中，所述侧盘的外周上向外延伸设有耳座，所述耳座上连接有调节机构。

进一步，所述调节机构包括一侧通过转销与耳座可转动卡接的底座，所述底座上设有能够与转销卡接固定的卡位销，所述底座上还可拆卸固定有底部盒子，所述底座和底部盒子上对应位置开设有相互匹配的过若干调节固定孔，所述底座和底部盒子能够通过所述调节固定孔实现二者相对位置的调节和固定。优选的，所述底座的调节固定孔呈圆形，所述底部盒子的调节固定孔呈腰形。

进一步，所述耳座和/或调节机构对称设置于所述侧盘的中央弧状凸起的两侧。

其中，所述侧盘上还沿弧固定有中央贯通的带肩套筒。

进一步，所述带肩套筒与所述侧盘上的孔过盈配合。固定于侧盘上的所述带肩套筒一般为92个，也可根据需要进行数量的调整。所述带肩套筒的材料优选为20GrMnTi，内表面更优选地做渗碳淬火处理。

本发明创造具有如下优势：(1)突破传统的法兰盘设计，提出单法兰盘形式，结构简单，节省材料，降低加工费用；(2)连接机构的创新设计，实现了金属法兰盘的快速精确平面度调节，平面度可以控制在0.4mm以内，保证了叶片端面平面度，同时保证了法兰盘与模具连接的稳定性；(3)锁紧机构的设计，能够确保法兰盘的稳固锁紧；(4)定位机构的设计，能够确保两个侧盘能够适中形成标准的圆；(5)调节机构能够用于对侧盘进行位置的进一步调整和调节，提高法兰盘拼合后的咬合精度，同时极大的方便了金属法兰盘的安装和拆卸，提高了叶片生产效率。

附图说明

图1是本发明创造一种实施方式的整体结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是侧盘的结构示意图；

图4是锁紧机构的整体结构示意图；

图5是连接机构的整体结构示意图；

图6是图5的连接机构在模具上的安装结构示意图；

图7是衬套的整体结构示意图；

图8是图7的俯视图；

图9是图7的剖面结构示意图；

图10是定位套筒的整体结构示意图；

图11是图10的俯视图；

图12是图10的主视图；

图13是图12在A-A方向的剖视图；

图14是图12在B-B方向的剖视图；

图15是固定套筒的整体结构示意图；

图16是图15的右视图；

图17是图16在C-C方向的剖视图；

图18是带肩套筒的整体结构示意图；

图19是图18的剖面结构示意图；

图20是带肩套筒在侧盘中的安装结构示意图；

图21是定位块的整体结构示意图；

图22是定位块在侧盘中拼合后的结构示意图；

图23是调节机构的整体结构示意图；

图24是底座的整体结构示意图；

图25是底部盒子的整体结构示意图。

其中，1-侧盘；11-凸缘；12-耳座；2-锁紧机构；21-油缸；211-伸缩杆；22-钩锁；221-活动拉头；23-锁紧底座；3-连接机构；31-衬套；311-衬套帽；312-螺纹；313-固定螺母；32-定位套筒；321-键槽；322-筒槽；33-定位螺栓；331-螺栓帽；34-通道；35-定位螺母；36-定位垫片；37-止动垫圈；38-固定套筒；4-调节机构；41-转销；42-底座；43-卡位销；44-底部盒子；45-调节固定孔；5-带肩套筒；6-定位块；61-嵌合面；7-模具。

具体实施方式

下面通过结合附图对本发明创造进行进一步说明。

本发明创造结构一种实施方案如图1-25所示，包括两个具有半圆弧状平面的侧盘1(图3)，所述两个侧盘1能够拼合成为一个具有圆环的平面结构；位于所述两个侧盘1的两端的拼合部位上分别设有至少一个锁紧机构2(图4)，所述锁紧机构2包括油缸21和钩锁22，所述油缸21底端铰接固定于其中一个侧盘1上，所述钩锁22固定于与所述油缸21底端所在的侧盘1相对的另一个侧盘1上，所述油缸21越过所述两个侧盘1的拼合部位并通过其伸缩杆211与所述钩锁22的活动拉头221可拆卸连接；所述侧盘1上还设有使其能够与其他装置(如叶片的PS侧或SS侧模具)连接的连接机构3。

其中，所述油缸21可以为液压油缸。

所述两个侧盘1能够分别通过连接机构3与叶片的PS侧和SS侧模具进行固定连接，可根据连接的模具分别将两个侧盘1命名为PS侧盘和SS侧盘。所述锁紧机构2中，当所述油缸21的伸缩杆211处于伸出完全伸出状态时，其带动所述活动拉头221使钩锁22处于松弛状态，此时两个侧盘1的拼合部位可松弛不锁合，也可以适当进行位置的调整；当所述油缸21的伸缩杆211处于伸出完全缩回状态时，其带动所述活动拉头221使钩锁22处于锁紧状态，此时两个侧盘1的拼合部位完全缩合，实现相对位置的固定。

其中，所述油缸21和钩锁22分别固定于与所述两个侧盘1的表面固定连接的锁紧底座23上。进一步，所述锁紧底座23与所述侧盘1通过螺栓可拆卸连接。进一步，所述锁紧机构2位于所述侧盘1的朝向模具的底面一侧。

其中，所述两个侧盘1的两端的拼合部位上分别设有至少一组定位机构(图21-22)，每组定位机构均包括分别固定于两个侧盘1的定位块6，每组所述定位机构的定位块6具有能够相互嵌合的嵌合面61，能够在两个所述侧盘1拼合时完全嵌合，起到咬合定位作用。进一步，所述每组所述定位机构的定位块6的嵌合面61的外形可以根据嵌合的需要进行设计，呈弧状嵌合、齿状嵌合，也可以优选地呈本案图中所示的阶梯状嵌合。进一步，所述定位块6与所述侧盘1通过螺栓可拆卸连接。进一步，所述定位机构位于所述侧盘1的与所述模具所在的底面相对的顶面一侧。

其中，所述连接机构3可以是能够与模具进行连接一般的性结构，如采用铆钉等铆接方式的连接结构，也可以优选地采用本案的下述连接结构。本案的连接机构3(图5)包括贯穿固定于所述侧盘1上的衬套31(图7-9)、与所述衬套31邻接设置的定位套筒32(图10-14)、以及定位螺栓33，所述衬套31和定位套筒32内设有同轴贯通的通道34，所述定位螺栓33自衬套31的与所述定位套筒32相对的一侧深入所述通道34并与所述定位套筒32的内壁螺纹配合，所述定位套筒32的外壁上还设有能够与定位螺母35配合的螺纹。本案的连接机构3安装使用时(图6)，将衬套31按照图示的配合关系先固定于侧盘1上，同时将定位套筒32穿过叶片模具上预留的用于固定的安装孔中，并通过定位螺母35于安装孔两侧拧紧，实现定位套筒32在模具上的固定，然后将衬套31和定位套筒32对准，将定位螺栓33拧入固定，使得衬套31和定位套筒32贴紧，相应的侧盘1被固定于模具上即可。叶片模具的安装孔一般开设于模具钢架上。

进一步，所述衬套31一端设有能够与侧盘1的底面卡合的衬套帽311，另一端的外壁上设有螺纹312，所述衬套31能够分别通过所述衬套帽311以及与所述螺纹312匹配的固定螺母313实现其在所述侧盘1上的固定。

进一步，所述衬套31与所述侧盘1上的孔间隙配合，所述衬套31的材料优选为20GrMnTi，内表面更优选地做渗碳淬火处理，以达到很高的硬度要求。

进一步，所述定位螺栓33的螺栓帽331与所述衬套31之间的接触面上还设有定位垫片36，用于止动、缓冲等作用。

进一步，所述定位套筒32的筒体外壁上沿其延伸方向设有键槽321，所述键槽321优选地绕轴均布，更优选为2个，有利于定位套筒32的卡装固定或限制其自身的转动；所述定位套筒32的筒帽外壁上还设有筒槽322，便于使用工具对定位套筒32进行夹紧固定。

进一步，所述定位螺母35的靠近模具的一侧还设有止动垫圈37，用于止动、缓冲等作用。优选的，所述止动垫圈37还设有内抓和/或外爪(图未示)，所述内抓能够与所述定位套筒32的键槽321卡装，所述外爪能够与设置于所述定位螺母35外周侧壁的螺母卡槽卡装，从而增强定位的稳固效果。

进一步，所述连接机构3还包括能够固定于模具安装孔内的固定套筒38(图15-17)，所述固定套筒38优选地与所述定位套筒32间隙配合，能够更好地使定位套筒32与模具固定连接。所述止动垫圈37和定位螺母35分别依次设置于所述固定套筒38的两端的端面上。

进一步，所述连接机构3分别对称设置于所述两个侧盘1的两端的靠近所述两个侧盘1的拼合部位的附近位置上。优选的，所述侧盘1的两端的外周上对称设有向外延伸的凸缘11，所述连接机构3设置于所述凸缘11上，方便侧盘1的安装固定。

其中，所述侧盘1的外周上向外延伸设有耳座12，所述耳座12上连接有调节机构4(图23)，能够用于对侧盘1进行位置的调整和调节，提高法兰盘拼合后的咬合精度，同时极大的方便了金属法兰盘的安装和拆卸，提高了叶片生产效率。

进一步，所述调节机构4(图23)包括一侧通过转销41与耳座12可转动卡接的底座42(图24)，所述底座42上设有能够与转销41卡接固定的卡位销43，所述底座42上还可拆卸固定有底部盒子44(图25)，所述底座42和底部盒子44上对应位置开设有相互匹配的过若干调节固定孔45，所述底座42和底部盒子44能够通过所述调节固定孔45实现二者相对位置的调节和固定。优选的，所述底座42的调节固定孔45呈圆形，所述底部盒子44的调节固定孔45呈腰形。

进一步，所述耳座12和/或调节机构4对称设置于所述侧盘1的中央弧状凸起的两侧(图1)，使侧盘1的位置调整操作更加精准高效。

所述调节机构4使用时，将底部盒子44固定，根据法兰盘平面度要求调节底座42的位置，通过螺栓插入腰型孔45和底座圆孔45，拧紧螺栓，将底座固定在底部盒子上。安装使用侧盘1时，将转销41插入侧盘1耳座12圆孔内，侧盘1通过转销41卡入底座42，当侧盘1卡入底座42之后插入卡位销43插入，从而将侧盘与底部盒子连接在一起。需要进行位置调整时将底座42和底部盒子44上的调节固定孔45之间的对应位置稍作调整再进行固定即可。

其中，所述侧盘1上还沿弧固定有中央贯通的带肩套筒5(图18-19)，用于后续加工操作中对预埋螺栓的固定。在后续加工过程中，需要对叶片的叶根部分进行预埋螺栓的操作，传统的法兰盘缺乏对后期加工和精确定位的考量，预埋螺栓的操作非常复杂而且定位不精确，而通过在本案在法兰盘的侧盘上预先设计定位好的带肩套筒5，可以在叶片合模过程中提高合模精度的同时，确定后续预埋螺栓的精确加工位置，极大地简化了预埋螺栓的相关操作，并同时提高加工的可靠性。

进一步，所述带肩套筒5与所述侧盘1上的孔过盈配合。固定于侧盘1上的所述带肩套筒5一般为92个没也可根据需要进行数量的调整。所述带肩套筒5的材料优选为20GrMnTi，内表面更优选地做渗碳淬火处理，以达到很高的硬度要求。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。