SolidEdge在風電模具設計中的應用

摘 要：現在，國內風電行業已經發展到一個新的階段，對產品的質量及精度要求隨之提高，同時也要求大大提高新產品的入市速度。針對風電機艙罩、導流罩模具而言，目前國內通行的利用有經驗的原模師傅手工打造胎模的手段已經無法滿足要求，采用5軸數控加工在成本上沒有競爭優勢。有沒有一種既滿足產品質量及精度要求又能大幅度降低成本的方法呢？根據我廠多年制作模具的經驗及各3D軟件的功能，發現采用Solidedge軟件可以很好的滿足模具設計的所有要求，同時大大提高效率。

關鍵詞：風電機；Solidedge；應用

Solidedge是一款易學易用的3D設計軟件，較其他3D設計軟件而言，除能完成一般的設計任務外，在風電模具的的設計中有獨特的優點。我們知道現在市場上主流的風力發電機為1.5-2.0MW，并朝3.0甚至6.0MW發展，隨著發電機功率的增大，其相應的外形尺寸也在增大，像6.0MW的，其長度達到了12米多，高度6米多。因此再用傳統的模具制作方式制作胎模困難很大，生產出的產品甚至不能滿足裝配需要；3.0或6.0MW正在市場開拓階段，目前市場需求的量還不是很大，因此就此制作5軸加工的模具投入產出比很低，市場風險大。而應用solidedge3D軟件設計插接板胎模然后通過CNC加工插接板的方法則有設計胎模效率高，投入少，精度及產品外觀造型滿足風電機艙罩及導流罩要求的特點。

Solidedge設計風電機艙罩及導流罩模具的一般流程如下：

首先根據客戶的3D產品數模及產品分片來設計相應的胎模（如側墻）縱橫向及細節處的插接板；設計完成后將滿足要求的插接板投影成符合CNC加工的平面結構并由CNC加工出來；由Solidedge生成插接板的插接圖紙；最后將CNC加工完成的插接板依據插接圖紙在平臺上插接起來并蒙上設計預留厚度的蒙皮即完成胎模的最終組裝。其余刮膩子打磨噴膠衣等工序是行業通用的過程，這兒只強調設計。為保證胎模的正確性及不易表達的細節處可通過檢驗靠模的設計來保證。

下面以導流罩胎模的設計流程舉例說明對以上知識點的應用。

（1） 設計產品胎膜曲面

新建一個part文件，通過solidedge中的零件副本命令導入所要設計胎模的1/3導流罩，然后利用曲面中的復制曲面命令獲得其外表面，繼而通過曲面偏置命令將所獲得的曲面偏置一個蒙皮的厚度（如：12mm厚的的密度板）并給所偏置的曲面利用曲面生成的相應命令生成吸盤（吸盤的大小視工藝而定），見圖1，保存文件。

（2） 做定位

這是非常重要的一步，除小的模具外，這一步不可或缺。

a. 做橫向定位

新建一個part文件，通過零件副本命令導入生成的偏置曲面文件，根據模具的脫模方向及實際制作時的工藝情況設計基準平面（后續步驟全部參照該步驟，以保持基準的一致，簡化不必要的操作）并在平面上做橫向定位草圖，定位的設計需考慮模具插接及操作的工藝性。利用曲面中的拉伸命令做拉伸曲面；將拉伸后的曲面利用曲面修剪命令修剪到所需高度，對修剪后的曲面做加厚處理，生成橫向插接板。

b. 做縱向定位，新建一個part文件，通過零件副本命令導入生成的偏置曲面文件，其余操作同2.1，只是修剪曲面到偏置曲面。

（3） 做橫向插接板，新建一個part文件，通過零件副本命令導入生成的偏置曲面，在基準平面上做橫向草圖，草圖直線的間距視產品及成本要求合理設置。利用曲面中的拉伸命令做拉伸曲面；將拉伸后的曲面利用曲面修剪命令修剪到偏置曲面，對修剪后的曲面做加厚處理，生成橫向插接板。為節省材料可在設計時合理設計所需插接板。

（4） 重復上述3的做法，生成縱向插接板。

（5） 做葉片孔的橫縱插接板，操作方法同上。

（6） 給各插接板開插接槽

開插接槽時必須考慮工藝操作要求以確定開槽方向，對于復雜模具，可能開槽所花費的時間比設計插接板時間還要長，因此在利用solidedge開槽時需充分利用其布爾運算來提高設計效率和準確性。開槽時注意所有與該插接板相關的其它插接板都不能落下。

（7） 分割

利用solidedge曲面中的分割體命令將各插接板分割出來并命名。對于板材太大不滿足CNC加工要求的還可以分割的小一點并命名。

（8） 投影

將分割后的片材投影成2D圖并標注相應的名字，加工時一定要把板材的名字加工上以方便插接，投影完后轉成所需的CNC加工格式文件并編程加工。

（9） 制作裝配圖以指導車間生產需要

裝配時根據板材上的名字和轉配圖的名字一一對應插接即可

最終裝配效果。如圖2所示。

圖1 圖2

各個風電產品的模具設計不一而足，但其基本的設計思路都是按照上述步驟進行的，在具體的設計中要仔細研究產品結構，制定合理的設計思路和工藝步驟并在設計中總結經驗提高設計效率，化繁為簡盡可能表達出產品真實的外觀結構，這樣在蒙皮時會更好的展現原設計，方便后續的操作。

參考文獻

[1]鄭凱.SolidEdge 應用教程[M].北京：清華大學出版社，2008.6.