風輪葉片模具生產管理系統的設計與實現

喬小亮

摘 要：本文主要分析了風電葉片模具生產管理系統的設計和實現，根據大型復合材料風電葉片模具方面的經驗，闡述了復合材料風電葉片模具的設計與制造技術，討論有關風電葉片模具設計與制造過程中所存在問題等。

關鍵詞：風電葉片；模具；生產管理；設計

大型復合材料風電葉片是風力發電機組當中能量轉化的重要部件，其設計制造好壞是直接影響到風力發電的使用壽命和發電效率的額，關系著整個系統的性能穩定程度。葉片成型質量的好壞是取決于葉片模具的質量，高精度的葉片模具生產和制造技術是風電葉片氣動外形的主要保障，對于產品的生產效率，最終質量與性能都是起著決定性的作用。隨著風電機組不斷朝大型化方向發展，風電葉片的尺寸逐漸增大，模具的重量和成本將大幅提高，為了減輕模具重量，降低模具的成本，大型復合材料葉片的模具也逐漸由早期的金屬模具向著復合材料模具轉變。

1 風電葉片陽模生產設計和制造技術

為了能夠順利制造模具，必須要先進行陽模的設計和制造，對于小型的風電葉片，常常是可以運用水泥，石膏，石蠟等材料作為基礎材料來進行風電葉片的模具制造，這樣制作出來的風電葉片陽模尺寸往往精度不高，表面較為粗糙，很容易產生裂紋，氣孔等缺陷，適合那些精度較低，表面質量要求不高的葉片模具制作。但是對于大型葉片，就要將葉片的整體制作成陽模的難度是非常大的，因此，在制作過程中，要將陽模分為上，下兩部分來進行制作，如圖1所示。風電葉片陽模主要是由三個部分所組成的：第一肋板，主要是用于支撐葉片陽模表秒，肋板的形狀和半個風電葉片的截面形狀較為相似。第二陽模平臺，主要是用于承載整個陽模的自身重量，一般應用支撐鋼結構來做成。第三陽模表面，主要用來翻制陰模模具殼板。

現目前陽模的制作加工主要有下面兩種技術路線：第一是木質結構型，其肋板由按一定間距規律排列的木質截面板構成，表面由按正交方式鋪放的三合板蒙制而成。第二種是鋼構代木型，其肋板由按一定的間距規律排列的鋼板所構成，在鋼板上把一系列鋼管按事先設計好的順序焊接連城和風電葉片界面相符合的形狀，最后在涂上代木。

2 模具設計管理和模具加工管理

模具的設計管理模塊是模具生產管理系統中的一個初始階段模塊，該模塊的主要功能是實現對模具的立項管理，模具生產與設計只有通過了立項才能進入到加工生產的階段。模具在立項之后，需要進行立項的模具圖紙的設計，設計完圖紙之后需要提交給管理員進行審核，管理員登錄系統之后可以查看相應的提交的圖紙，并對圖紙進行審核，審核通過的圖紙才能進行模具的具體加工，進入到加工階段進行加工生產。

在模具設計管理階段管理員審核通過圖紙之后，進入到模具的加工階段，在加工管理階段，主要針對模具加工的工藝進行管理，確定加工的步驟。并且針對每一步加工步驟的結果進行檢驗。只有通過當前檢驗的模具產品才能進入下一個環節的加工環節。實現了對模具加工環節的精細化控制。模具加工管理主要功能模塊包括加工工藝管理、加工步驟檢驗管理模塊。

3 風電葉片模具生產設計

3.1 葉片模具支撐鋼架結構設計

鋼架結構是用來支撐上，下半個模具的，首先要滿足剛度和強度的要求，在模具翻轉，起吊過程中，模具鋼結構必須能夠承受18t的重力而自身無塑性變形，其中包含了半個風電葉片4t與上模的自重15t。在玻璃鋼模具的生產制造過程中，其重量與剛度是非常重要的因素。以現目前的市場主流所生產的葉片模具為例，一套重15t的模具中其鋼架占據整個模具重量的三分之一是，對鋼架的結構進行優化設計可以保證其剛度與強度的同時還能有效的減輕其重量，從而減輕整個模具的重量，這對運輸和降低成本有非常大的影響作用。

3.2 葉片模具加熱系統設計

根據模具的溫度場可靠性，均勻性以及加熱效率等，在風電葉片生產過程中起著非常重要的作用，最為普遍的做法就是在模具結構分層當中預埋加熱系統，通過溫度的控制系統與導熱系統等有關措施去實現準確的溫控，保證模具溫度的均勻性和可靠性。加熱系統設計應該充分考慮到葉片模具的大小以及加熱的效率等，單個回路加熱區域大小以及管路的分布密度與導熱的方式等相關因素。在進行加熱系統設計之前要先考慮風電葉片模具加熱的范圍在進行局部的加熱實驗，這樣才能有效的保證加熱工藝能夠達到設計的要求。

4 結束語

大力開發風力發電能源可以緩解我國在未來的能源危機具有非常重要的意義，我國對可再生清潔能源的各種支持，加快了風力發電的發展進程，也為我國大型復合材料風電葉片開發提供了一個機遇，現如今風電葉片行業的可持續發展，急需高質量的模具生產管理設計技術的支撐。

參考文獻：

[1]馮消冰，王偉，任偉華，李俊枝.風機葉片模具液壓翻轉機構的設計[J].機床與液壓，2011（4）.