风轮叶片模具生产管理系统的设计与实现

乔小亮

摘 要：本文主要分析了风电叶片模具生产管理系统的设计和实现，根据大型复合材料风电叶片模具方面的经验，阐述了复合材料风电叶片模具的设计与制造技术，讨论有关风电叶片模具设计与制造过程中所存在问题等。

关键词：风电叶片；模具；生产管理；设计

大型复合材料风电叶片是风力发电机组当中能量转化的重要部件，其设计制造好坏是直接影响到风力发电的使用寿命和发电效率的额，关系着整个系统的性能稳定程度。叶片成型质量的好坏是取决于叶片模具的质量，高精度的叶片模具生产和制造技术是风电叶片气动外形的主要保障，对于产品的生产效率，最终质量与性能都是起着决定性的作用。随着风电机组不断朝大型化方向发展，风电叶片的尺寸逐渐增大，模具的重量和成本将大幅提高，为了减轻模具重量，降低模具的成本，大型复合材料叶片的模具也逐渐由早期的金属模具向着复合材料模具转变。

1 风电叶片阳模生产设计和制造技术

为了能够顺利制造模具，必须要先进行阳模的设计和制造，对于小型的风电叶片，常常是可以运用水泥，石膏，石蜡等材料作为基础材料来进行风电叶片的模具制造，这样制作出来的风电叶片阳模尺寸往往精度不高，表面较为粗糙，很容易产生裂纹，气孔等缺陷，适合那些精度较低，表面质量要求不高的叶片模具制作。但是对于大型叶片，就要将叶片的整体制作成阳模的难度是非常大的，因此，在制作过程中，要将阳模分为上，下两部分来进行制作，如图1所示。风电叶片阳模主要是由三个部分所组成的：第一肋板，主要是用于支撑叶片阳模表秒，肋板的形状和半个风电叶片的截面形状较为相似。第二阳模平台，主要是用于承载整个阳模的自身重量，一般应用支撑钢结构来做成。第三阳模表面，主要用来翻制阴模模具壳板。

现目前阳模的制作加工主要有下面两种技术路线：第一是木质结构型，其肋板由按一定间距规律排列的木质截面板构成，表面由按正交方式铺放的三合板蒙制而成。第二种是钢构代木型，其肋板由按一定的间距规律排列的钢板所构成，在钢板上把一系列钢管按事先设计好的顺序焊接连城和风电叶片界面相符合的形状，最后在涂上代木。

2 模具设计管理和模具加工管理

模具的设计管理模块是模具生产管理系统中的一个初始阶段模块，该模块的主要功能是实现对模具的立项管理，模具生产与设计只有通过了立项才能进入到加工生产的阶段。模具在立项之后，需要进行立项的模具图纸的设计，设计完图纸之后需要提交给管理员进行审核，管理员登录系统之后可以查看相应的提交的图纸，并对图纸进行审核，审核通过的图纸才能进行模具的具体加工，进入到加工阶段进行加工生产。

在模具设计管理阶段管理员审核通过图纸之后，进入到模具的加工阶段，在加工管理阶段，主要针对模具加工的工艺进行管理，确定加工的步骤。并且针对每一步加工步骤的结果进行检验。只有通过当前检验的模具产品才能进入下一个环节的加工环节。实现了对模具加工环节的精细化控制。模具加工管理主要功能模块包括加工工艺管理、加工步骤检验管理模块。

3 风电叶片模具生产设计

3.1 叶片模具支撑钢架结构设计

钢架结构是用来支撑上，下半个模具的，首先要满足刚度和强度的要求，在模具翻转，起吊过程中，模具钢结构必须能够承受18t的重力而自身无塑性变形，其中包含了半个风电叶片4t与上模的自重15t。在玻璃钢模具的生产制造过程中，其重量与刚度是非常重要的因素。以现目前的市场主流所生产的叶片模具为例，一套重15t的模具中其钢架占据整个模具重量的三分之一是，对钢架的结构进行优化设计可以保证其刚度与强度的同时还能有效的减轻其重量，从而减轻整个模具的重量，这对运输和降低成本有非常大的影响作用。

3.2 叶片模具加热系统设计

根据模具的温度场可靠性，均匀性以及加热效率等，在风电叶片生产过程中起着非常重要的作用，最为普遍的做法就是在模具結构分层当中预埋加热系统，通过温度的控制系统与导热系统等有关措施去实现准确的温控，保证模具温度的均匀性和可靠性。加热系统设计应该充分考虑到叶片模具的大小以及加热的效率等，单个回路加热区域大小以及管路的分布密度与导热的方式等相关因素。在进行加热系统设计之前要先考虑风电叶片模具加热的范围在进行局部的加热实验，这样才能有效的保证加热工艺能够达到设计的要求。

4 结束语

大力开发风力发电能源可以缓解我国在未来的能源危机具有非常重要的意义，我国对可再生清洁能源的各种支持，加快了风力发电的发展进程，也为我国大型复合材料风电叶片开发提供了一个机遇，现如今风电叶片行业的可持续发展，急需高质量的模具生产管理设计技术的支撑。

参考文献：

[1]冯消冰，王伟，任伟华，李俊枝.风机叶片模具液压翻转机构的设计[J].机床与液压，2011（4）.