風(fēng)電葉片制造業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)模式的實(shí)現(xiàn)途徑

易 華，金 點(diǎn)

(東方電氣天津葉片工程有限公司 天津 300480)

0 引 言

目前，風(fēng)電葉片的制造仍然需要大量勞動(dòng)力才能完成，屬于勞動(dòng)密集型行業(yè)，且人工作業(yè)貫穿于制作過程的主要加工環(huán)節(jié)，故就風(fēng)電葉片制造行業(yè)目前的發(fā)展而言，人工成本及人工規(guī)范化操作成為制約風(fēng)電葉片批量化及精細(xì)化生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，國家對相關(guān)制造行業(yè)提出了新的要求。為了促進(jìn)風(fēng)電葉片制造行業(yè)高速且高質(zhì)量發(fā)展，必須在保證生產(chǎn)質(zhì)量的前提下降低生產(chǎn)加工過程中的投入成本。因此，風(fēng)電葉片制造過程中部分采用機(jī)械自動(dòng)化裝備成為最佳的發(fā)展方向。

1 風(fēng)電葉片的制造過程

風(fēng)電葉片的制造包含了復(fù)雜的工藝過程，需要諸多工序的配合才能最終完成。就制造過程總體而言，其主要工序包括模鑄成型和修型涂裝[1]。在制造過程中依托許多相關(guān)設(shè)備，包括模具、叉車、加熱器、真空泵、翻轉(zhuǎn)鎖模、樹脂混膠機(jī)和噴涂機(jī)等，但在風(fēng)電葉片制造過程中鮮有自動(dòng)化的機(jī)械設(shè)備參與，目前僅有部分制造商在葉片某些單一部件上嘗試了初步半自動(dòng)化并取得一定成效，如半自動(dòng)鋪布小車、半自動(dòng)一體式打膠機(jī)等。

當(dāng)前只有部分制造行業(yè)實(shí)行了自動(dòng)化生產(chǎn)的模式，比如，汽車制造行業(yè)和飛行器制造行業(yè)中就運(yùn)用了大量相關(guān)自動(dòng)化設(shè)備。在風(fēng)電葉片生產(chǎn)中可以借鑒其成熟的技術(shù)，并將其與葉片生產(chǎn)的特點(diǎn)相結(jié)合，對其進(jìn)行深度開發(fā)，將葉片涂裝、自動(dòng)層鋪、自動(dòng)灌注和自動(dòng)倒運(yùn)流轉(zhuǎn)等工藝過程融合，以此探索風(fēng)電葉片的自動(dòng)化生產(chǎn)。

為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，葉片生產(chǎn)線需要大量先進(jìn)的硬件設(shè)備作為基礎(chǔ)保障，在此基礎(chǔ)上融入信息化系統(tǒng)，從而真正實(shí)現(xiàn)葉片生產(chǎn)流水線的機(jī)械化和自動(dòng)化，對于相關(guān)硬件的調(diào)配管理應(yīng)貫穿整個(gè)生產(chǎn)線及生產(chǎn)過程。因此，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理首先需要網(wǎng)絡(luò)信息化建設(shè)，通過網(wǎng)絡(luò)信息化建設(shè)實(shí)現(xiàn)對工廠軟硬件信息的收集分析，并能夠有效監(jiān)控和指導(dǎo)生產(chǎn)的所有環(huán)節(jié)，以此來提高生產(chǎn)效率，并保證生產(chǎn)質(zhì)量。

2 葉片生產(chǎn)自動(dòng)流轉(zhuǎn)倒運(yùn)

風(fēng)電葉片的高效率生產(chǎn)需要完善合理的生產(chǎn)線配置，在對其生產(chǎn)線進(jìn)行布局時(shí)，可以將其設(shè)置成T型生產(chǎn)線，在生產(chǎn)的過程中首先制作葉片大梁和腹板，將大梁和腹板作為殼體的部件[2]。同時(shí)，殼體的生產(chǎn)過程同樣需要合理的生產(chǎn)線布局，殼體生產(chǎn)一般都是從成型到型修涂裝的過程，根據(jù)這一特點(diǎn)，可以將其設(shè)置成流水線布局。

葉片的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)要求加工過程中需要完成多次半成品流轉(zhuǎn)倒運(yùn)。風(fēng)電葉片的特點(diǎn)是尺寸較長，徑向與弦向比例懸殊，且葉片外形不規(guī)則，隨著新材料、新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，葉片的尺寸不斷突破極限，在生產(chǎn)的過程中受到其尺寸和外形的影響，使生產(chǎn)投入成本顯著增加。然而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化之后可以采用自動(dòng)流轉(zhuǎn)倒運(yùn)方式完成葉片和部件輸送，減少外部設(shè)備投入，并提升現(xiàn)有設(shè)備的使用效率。

2.1 工位和模具端裝備作業(yè)運(yùn)行軌道系統(tǒng)

在葉片成型車間中，需要配套相應(yīng)的模具，同時(shí)為了提高生產(chǎn)效益，需要對其設(shè)置可自動(dòng)化運(yùn)行的軌道[3]。為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化，要在自動(dòng)化軌道中加入葉片生產(chǎn)所需要的全部工序內(nèi)容及相關(guān)設(shè)備，其中包括自動(dòng)膠衣涂刷、自動(dòng)鋪布、自動(dòng)灌注合模等裝備，從而完成葉片生產(chǎn)過程中的相關(guān)作業(yè)內(nèi)容。葉片型修作為葉片生產(chǎn)中不可缺少的工序，也應(yīng)該實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。在葉片的型修階段，可以在葉片兩側(cè)設(shè)置工業(yè)機(jī)器人型修作業(yè)的軌道，該機(jī)器人應(yīng)該具備葉片切邊、打磨、噴漆的功能，通過信息化控制，實(shí)現(xiàn)葉片型修的自動(dòng)化。

2.2 產(chǎn)品和部件流轉(zhuǎn)的自動(dòng)倒運(yùn)系統(tǒng)

想要實(shí)現(xiàn)葉片生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，必須對其每個(gè)工序的內(nèi)容進(jìn)行自動(dòng)化的設(shè)置，使其實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化生產(chǎn)[4]。由于在大梁、腹板到殼體再到型修的過程中存在不同的工位，每個(gè)工位又存在不同的葉片姿態(tài)，這些工位間最主要的自動(dòng)化設(shè)備就是自動(dòng)倒轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其可以實(shí)現(xiàn)大多數(shù)腹板到葉片流轉(zhuǎn)及翻身作業(yè)的自動(dòng)化運(yùn)行，在對該自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置時(shí)需嚴(yán)格控制自工序作業(yè)順序，并保證其能自動(dòng)將部件或半成品進(jìn)行正確傳送，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品和部件的自動(dòng)流轉(zhuǎn)。

2.3 原材料自動(dòng)配送系統(tǒng)

在葉片生產(chǎn)加工過程中，想要實(shí)現(xiàn)葉片生產(chǎn)的全自動(dòng)化，必須考慮原材料的輸送。因此，需要在材料儲(chǔ)備倉庫和生產(chǎn)線及工位之間設(shè)置自動(dòng)配送系統(tǒng)，并以軌道的形式將其連接，在對該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置時(shí)，應(yīng)按照葉片制作工藝規(guī)程將不同工序所需要的材料按序提前設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)物流的自動(dòng)配送。

3 殼體成型自動(dòng)化生產(chǎn)線

3.1 脫衣噴涂和鋪布自動(dòng)化

在葉片制造過程中，噴涂和鋪布是重要的生產(chǎn)內(nèi)容，這兩種工序的自動(dòng)化相對來說較為方便，可集成于一臺(tái)設(shè)備上完成，只需對其進(jìn)行合理的信息化設(shè)置和定位傳感系統(tǒng)設(shè)置，就能實(shí)現(xiàn)噴涂和鋪布作業(yè)的自動(dòng)化。

在對葉片進(jìn)行鋪設(shè)加工時(shí)，需要完成玻纖布鋪放、芯材鋪放和輔材鋪放，同時(shí)，想要實(shí)現(xiàn)玻纖的自動(dòng)鋪設(shè)需要做到玻纖布尺寸及定位符合作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且還要對自動(dòng)鋪裝設(shè)備錄入精確的操作數(shù)據(jù)，使其能夠通過定位傳感器為鋪設(shè)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，從而實(shí)現(xiàn)葉片鋪設(shè)工藝的自動(dòng)化。另外，還有一種鋪設(shè)方式，該方式在玻纖布鋪設(shè)過程中對玻纖布進(jìn)行裁切，裁切后的玻纖布與葉片的結(jié)構(gòu)隨型，然后再對鋪布機(jī)進(jìn)行設(shè)置，使其能夠自動(dòng)捕獲鋪設(shè)位置，從而實(shí)現(xiàn)鋪設(shè)自動(dòng)化的完整性。

3.2 在線灌注與在線涂膠

在葉片生產(chǎn)制造的整個(gè)過程中，葉片成型的導(dǎo)注階段是重要的工藝之一，想要實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化導(dǎo)注，需要完成葉片的自動(dòng)上料、自動(dòng)脫泡、控溫和混配等作業(yè)，同時(shí)還需要在線灌注機(jī)和樹脂輸送管等設(shè)備協(xié)同完成。

在導(dǎo)注工藝進(jìn)行過程中，使用自動(dòng)流轉(zhuǎn)系統(tǒng)將灌注機(jī)倒轉(zhuǎn)至等待灌注的模具，同時(shí)設(shè)置好灌注機(jī)樹膠輸出軟管和模具輸送管的連接系統(tǒng)，保證在灌注機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能夠快速實(shí)現(xiàn)兩者的連接[5]。想要實(shí)現(xiàn)兩管的連接，并成功實(shí)現(xiàn)灌注，必須加入自動(dòng)化裝置，尤其是管路之間的自動(dòng)化連接和檢測，可以在兩者之間設(shè)置帶有傳感器的電磁閥門，同時(shí)要求傳感器在樹膠傳送過程中，能夠?qū)渲瑝毫土鲃?dòng)速度有效感知，并將所感知的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋到灌注機(jī)，在達(dá)到預(yù)設(shè)的灌注量或樹脂壓力值/流速之后，電磁閥門將自動(dòng)關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌注。

4 結(jié) 語

通過以上描述可以看出，風(fēng)電葉片的制造包含許多復(fù)雜的工藝過程，人工作業(yè)存在多種質(zhì)量不確定性，且人工作業(yè)的成本投入過高。能夠提高葉片制作的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)葉片生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，是當(dāng)前葉片制造行業(yè)值得研究與探討的問題。本文基于葉片生產(chǎn)工藝過程，提出了自動(dòng)化的解決辦法，旨在促進(jìn)風(fēng)電葉片制造行業(yè)的健康發(fā)展。■