大型复合材料风电叶片模具整体设计与制造技术-第2页-北极星风力发电网

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2.1阳模平台制作与调平

制作高精度的模型首先必须搭建高精度的基准平台，搭建叶片阳模基准平台的关键在于其整体平面度、水平度和稳定性。一般采用大型槽钢做横撑梁，沿长度方向按一定间距排列，其槽钢与地用地脚螺栓连接，先用激光扫平仪进行粗调节，基本固定后再用水平仪调节高度，在基本满足要求时在横梁上顺着长度方向固定钢轨。在基本结构搭建完成后，用叶尖、叶根、叶中三台水平仪进行再校正，对每次调节的活动点进行跟踪，如此反复调整，使平台满足使用要求。

2.2截面板设计、加工与安装

阳模平台搭建完毕之后，采用截面板的方式控制叶片外形并将其固定于钢轨平台之上。图3为截面板外形设计图。首先将叶片三维图转化成CAD图，并根据设计要求对截面板做出凹槽位置。

此外，在截面板上还要进行连接孔的设计，用于截面板之间的连接，如图4所示。截面板设计完成后，利用CNC雕刻机编制程序加工截面板。截面板在平台上采用激光定位，先在钢轨两端固定发射装置和接收装置，在叶根、叶中和叶尖处各立一块截面板，使得激光发射装置发射的激光穿过这三块板正好打在接收装置上的中心处，安装过程中保证叶片中基准截面板上激光的大小位置不变。

2.3阳模表面制作

图5所示为截面板L的木条拼接。图6所示为三合板蒙皮制作。如图5和图6所示，截面板定位安装完成后，在其预留的凹槽里采用木条填充拼接，木条填充完毕后再在上面蒙制三合板，然后进行密封层制作，最后对表面进行后处理即可完成阳模制作。

2.4阳模制作过程中需要注意的几个问题

木质阳模虽然有成本低、加工周期短等优点，但用这种方法制作阳模必须注意以下问题：

（1）整体收缩变形

因木质阳模的截面板是由密度板加工而成，对环境湿度比较敏感，使用过程中模型整体收缩变形严重。解决方式通常有两种：其一是对截面板四周加工处刷封孔剂以减少截面板的吸湿变形。其二是采取加固的方式，比如在截面板处立支撑，减少截面板收缩变形；

（2）叶根需加固

木质阳模制作过程中，叶根基圆是整套阳模因受力最易变形的地方，可以在叶根基圆处安装钢板作为叶根挡板，在保证其垂直度的前提下进行焊接加固，将第一块CNC雕刻截面板与钢板采用螺栓连接，以防止阳模叶根的变形；

（3）型面不平顺

木质阳模的表面修型主要采用手工刮腻子与检验样板校核相结合的方式，用CNC数控雕刻机制造标准的带激光定位眼的检验样板，通常间距1m一个，检测时保持样板的垂直与水平并且使激光能够穿透所有的检验样板，将样板处的木质阳模型面修复完毕后，再将各样板之间的型面平滑过渡。由于完全靠手工制作，所以型面会存在波浪线问题，这个可以通过调整修型工序和提高员工的操作水平来解决。

3 风电叶片模具设计与制造技术

复合材料叶片模具主要由玻璃钢壳体、支撑钢架、加热系统以及液压翻转与锁紧装置等组成。

3.1模具设计技术

3.1.1模具壳体结构层设计

模具壳体结构层又分为内结构层、外结构层以及加固层。控制模具的各向同性是实现尺寸精确度及稳定性、传热均匀性的重要手段。一般采用0/45/90/——45四轴玻璃纤维织物对模具复合材料结构层进行各向同性设计，保证模具复合材料层结构和传热上的均匀性，避免和消除一部分施工过程中产生的内应力。此外，通过借助CAE技术对模具的受力进行分析研究，根据分析结果在模具被覆层一些重要部位进行加固，夹芯加筋结构的使用可增强模具复合材料层的刚性，对稳定模具尺寸有重要作用。

3.1.2 模具支撑钢架结构设计

钢架结构用来支撑上、下半个模具，首先必须满足强度和刚度要求。在模具起吊、翻转时，模具钢结构必须能够承受大约20t的重力而本身无塑性变形，其中包括半个叶片（3t）与上模自重（17t）。在玻璃钢模具制造过程中，其刚度和重量是两个相互矛盾而又十分重要的因素。以目前市场主流产品40.25m叶片模具为例，一套模具重18t，其中钢架占整个模具重量的33%，对钢架结构进行优化设计可以在保证其强度、刚度的同时减轻重量，从而减轻整个模具的重量，对降低成本、运输起到很大作用。如图7所示CAE分析计算图，通常先借助CAE技术对模具结构单元进行受力分析，设计模具钢架结构单元，根据实际翻转的高度设计钢架的整体高度，钢架的左右腿根据叶片翻边的外形高度而定，保持上表面水平，然后进行模具钢架整体三维建图。图8所示为模具钢架示意图。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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