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機艙底架及其焊接材料的選用
機艙底架是風力發電機加工組裝時的重要組成部分，屬于風力發電機組技術領域。包括底壁板和連接在底壁板一端的尾板，在底壁板和尾板上對稱設置有軸承安裝座、腹板、上、下變速箱安裝座、連接板、尾部安裝平板、后機架安裝座、內、外加強筋板，構成整體框架結構，所述底壁板帶有通道和電纜走線口端的底面為平面，側面為弧形面結構，另一端的底面和側面均為弧形面結構，如圖1所示。能夠使裝配在前機艙底架上的零部件合理的布置在前機艙底架上，并且保證在風力發電機運行情況下，能滿足載荷要求，同時機艙底架也作為風電裝配的重要工藝裝備。
圖1 風電機艙組成
1.輪轂 2.增速箱 3.機艙罩 4.聯軸器 5.電控系統 6.發電機 7.冷卻器 8.泵站
9.偏航驅動 10.偏航制動 11.偏航軸承 12.底座 13.彈性底座 14.葉片
焊接風力發電機機艙底架的加工制造最主要的就是焊接加工方式，其主要用到的焊接方法是熔焊（電弧焊與氣保焊為主）。焊接工藝主要根據被焊工件的材質、牌號、化學成分，焊件結構類型，焊接性能要求來確定，首先要確定焊接方法，再制定焊接工藝參數。在ISO 15614-1-2007金屬材料焊接工藝規范和評定中就對焊接工藝做了明確的規定和要求。
在Creo中焊接模塊比較符合標準要求，邏輯上也比較嚴謹。首先是對焊接材料做定義，根據加工零件的材質類型，參考焊材選用表（表1所示），選擇合適的焊接材料。在Creo中擁有靈活的材質庫供選擇編輯，如遇到不常用的材質還可以手動自己添加與刪除（如圖2所示），風電機艙底架為碳素結構鋼材質，由表1可知焊材選J426(E4316) 。
表1 常用母材與焊材選用表
圖2 Creo中自定義焊材庫
Creo在機艙底架焊接工藝中的分析應用
1.Creo中焊接工藝參數的設定
工藝參數在Creo包含了加工類型、熱處理、加工精度等等，根據熔焊的定義焊接過程中，將焊件接頭加熱至熔化狀態，不加壓完成焊接的方法。在加熱的條件下增強了金屬的原子動能，促進原子間的相互擴散，當被焊金屬加熱至溶化狀態形成液體熔池時，原子之間可以充分擴散和緊密接觸，因此冷卻凝固后，即形成牢固的焊接接頭（可用冰作比喻）。常見的有氣焊、電弧焊、電渣焊、氣體保護焊等都屬于熔焊的方法，因焊件焊接部分較大為減少焊接變形與保證焊接質量效率等，考慮選擇焊前預熱以及自動焊（此類大工件多采用焊接中心與人工補焊相結合）如下圖3所示。
圖3 Creo焊接工藝參數設置
工件之間的焊接連接可以有多種接頭形式。五種基本接頭類型分別是：對接接頭、搭接接頭、角接接頭、端接接頭、T形接頭（見圖4）。還有一些由此衍生的接頭形式存在，例如雙V形對接制備接頭，它的特點是把兩個待連接的材料都切屑成V型尖角形狀。單U型和雙U型對接制備接頭也很常見，它們的接頭被加工成曲線狀的U形，和V形接頭的直線型不同，搭接接頭可以用來連接兩件以上的材料，這取決于焊接工藝和材料的厚度，一個搭接接頭可以焊接多個工件，在Creo中定義焊縫的形式以及相關參數，如圖5所示。
圖4 焊接接頭常見類型
圖5 焊接坡口分類及相關參數
2.焊縫、焊接輪廓等參數的定義
在Creo中進行焊縫的幾何類型、焊接工藝卡、焊接輪廓的等相關參數的定義，并在工件上選擇焊接的位置及焊縫的約束等如圖6、7所示。加強筋位置采用填角焊接的方式，母體位置主要采用破口焊接的方式。
圖6 定義焊縫幾何類型
圖7 焊接輪廓及焊縫形式的定義
3.Creo中焊接操作的自診斷
由操作步驟的遺漏、誤操作等導致的錯誤，在Creo中都可以自動診斷出來。Creo焊接模塊具有強大的自診斷功能，如圖8所示（參考查看器）在破口焊接屬性定義的時候缺少參照導致特征屬性失敗，軟件會以系統圖的形式在操作界面上清楚地展示出現問題的原因，以方便操作者進行后期的修正調整。
圖8 Creo參考查看
4.Creo中焊接BOM信息的查看
將所有焊接工藝參數文件設置完成，最后查看焊接的BOM信息，在信息欄中可以清晰的看到焊件的各項參數屬性，方便后期的施工安排以及檢查審查等，如圖9所示（焊接BOM信息），圖10為完整的機艙底架模型。Creo在焊接工藝應用方面較早期的Pro/E產品增加了不少新功能，不管是操作體驗上還是邏輯性上都得到了重大的提高。
圖9 焊接BOM信息
圖10 機艙底架模型
在談及參與本次大賽的感受時，工程師劉海認為，通過在Creo中對風電機艙底架焊接工藝各項參數的設置與定義以及參數化模型的調整，發現Creo2.0在焊接工藝參數設置方面與傳統的方法相比，有著不可比擬的優越性，在實際的應用中尤其是在參數化模型設計的過程當中起到了重要的作用。不僅如此，Creo2.0將三維建模與工藝設計相融合，邏輯思路清晰明了，操控性也較直觀簡潔，有助于降低設計師及工藝師的勞動強度，為后期的生產制造準備工作做好了鋪墊，實現了與生產制造環節的無縫對接。同時，可以解決手工工藝設計效率低、一致性差、質量不穩定、不易達到優化等問題。
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本文標題：Creo助佳士科技改進產品焊接工藝
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