2.1陽模平臺制作與調平

 

　　制作高精度的模型首先必須搭建高精度的基準平臺， 搭建葉片陽模基準平臺的關鍵在于其整體平面度、水平度和穩定性。一般采用大型槽鋼做橫撐梁， 沿長度方向按一定間距排列，其槽鋼與地用地腳螺栓連接，先用激光掃平儀進行粗調節，基本固定后再用水平儀調節高度，在基本滿足要求時在橫梁上順著長度方向固定鋼軌。在基本結構搭建完成后，用葉尖、葉根、葉中三臺水平儀進行再校正，對每次調節的活動點進行跟蹤，如此反復調整，使平臺滿足使用要求。

 

　　2.2截面板設計、加工與安裝

 

　　陽模平臺搭建完畢之后，采用截面板的方式控 制葉片外形并將其固定于鋼軌平臺之上。圖3為截面板外形設計圖。首先將葉片三維圖轉化成CAD圖，并根據設計要求對截面板做出凹槽位置。

 

 

　　此外，在截面板上還要進行連接孔的設計，用于截面板之間的連接，如圖4所示。截面板設計完成后， 利用CNC雕刻機編制程序加工截面板。截面板在平臺上采用激光定位，先在鋼軌兩端固定發射裝置和接收裝置，在葉根、葉中和葉尖處各立一塊截面板，使得激光發射裝置發射的激光穿過這三塊板正好打在接收裝置上的中心處，安裝過程中保證葉片中基準截面板上激光的大小位置不變。

 

 

　　2.3陽模表面制作

 

　　圖5所示為截面板L的木條拼接。圖6所示為三合板蒙皮制作。如圖5和圖6所示，截面板定位安裝完成后，在其預留的凹槽里采用木條填充拼接，木條填充完畢后再在上面蒙制三合板，然后進行密封層制作，最后對表面進行后處理即可完成陽模制作。

 

　　2.4陽模制作過程中需要注意的幾個問題

 

　　木質陽模雖然有成本低、加工周期短等優點，但 用這種方法制作陽模必須注意以下問題：

 

　　（1）整體收縮變形

 

　　因木質陽模的截面板是由密度板加工而成，對環境濕度比較敏感，使用過程中模型整體收縮變形嚴重。解決方式通常有兩種：其一是對截面板四周加工處刷封孔劑以減少截面板的吸濕變形。其二是采取加固的方式，比如在截面板處立支撐，減少截面板收縮變形；

 

　　（2）葉根需加固

 

　　木質陽模制作過程中， 葉根基圓是整套陽模因受力最易變形的地方，可以在葉根基圓處安裝鋼板作為葉根擋板，在保證其垂直度的前提下進行焊接加固， 將第一塊CNC雕刻截面板與鋼板采用螺栓連接，以防止陽模葉根的變形；

 

　　（3）型面不平順

 

　　木質陽模的表面修型主要采用手工刮膩子與檢驗樣板校核相結合的方式， 用CNC數控雕刻機制造標準的帶激光定位眼的檢驗樣板，通常間距1m一個，檢測時保持樣板的垂直與水平并且使激光能夠穿透所有的檢驗樣板，將樣板處的木質陽模型面修復完畢后，再將各樣板之間的型面平滑過渡。由于完全靠手工制作，所以型面會存在波浪線問題，這個可以通過調整修型工序和提高員工的操作水平來解決。

 

　　3 風電葉片模具設計與制造技術

 

　　復合材料葉片模具主要由玻璃鋼殼體、支撐鋼 架、加熱系統以及液壓翻轉與鎖緊裝置等組成。

 

　　3.1模具設計技術

 

　　3.1.1模具殼體結構層設計

 

　　模具殼體結構層又分為內結構層、外結構層以及加固層。控制模具的各向同性是實現尺寸精確度及穩定性、傳熱均勻性的重要手段。一般采用0/45/90/——45四軸玻璃纖維織物對模具復合材料結構層進行各向同性設計，保證模具復合材料層結構和傳熱上的均勻性，避免和消除一部分施工過程中產生的內應力。此外，通過借助CAE技術對模具的受力進行分析研究，根據分析結果在模具被覆層一些重要部位進行加固，夾芯加筋結構的使用可增強模具復合材料層的剛性，對穩定模具尺寸有重要作用。

 

　　3.1.2 模具支撐鋼架結構設計

 

　　鋼架結構用來支撐上、下半個模具，首先必須滿足強度和剛度要求。在模具起吊、翻轉時，模具鋼結構必須能夠承受大約20t的重力而本身無塑性變形，其中包括半個葉片（3t）與上模自重（17t）。在玻璃鋼模具制造過程中，其剛度和重量是兩個相互矛盾而又十分重要的因素。以目前市場主流產品40.25m葉片模具為例，一套模具重18t，其中鋼架占整個模具重量的33%，對鋼架結構進行優化設計可以在保證其強度、剛度的同時減輕重量，從而減輕整個模具的重量，對降低成本、運輸起到很大作用。如圖7所示CAE分析計算圖， 通常先借助CAE技術對模具結構單元進行受力分析，設計模具鋼架結構單元，根據實際翻轉的高度設計鋼架的整體高度，鋼架的左右腿根據葉片翻邊的外形高度而定，保持上表面水平，然后進行模具鋼架整體三維建圖。圖8所示為模具鋼架示意圖。

 

 

　　模具對鋼架的第二點要求是其外形與模具的玻 璃鋼殼體要隨形， 保持模具復合材料層與鋼架連接的協同變形。目前40m以上長度的葉片基本都使 用環氧樹脂。環氧樹脂在固化過程中需要加熱，同時葉片在合模過程中粘接膠也需要加熱固化，這就 使模具的復合材料層和鋼架處于不同溫度中，因此解決復合材料和鋼材熱脹冷縮時的矛盾變得非常重 要。目前有兩種方式。圖9（a）為第一種方式，即在鋼架與復合材料層之間采用分段連接。預先在模具 復合材料層上每隔一定距離糊制預埋件， 預埋件與鋼架之間采用連接套筒固定，使模具復合材料面層 與金屬鋼架自由均勻伸長，減少了熱應力的產生。圖9（b）為第二種方式，即在鋼架與復合材料層之間采用整體連接。此種方式在模具前后緣部分固定兩根通長的鋼管，鋼架每隔一定距離與鋼管采用滑動裝置連接，該連接可以在軸線方向、軸線垂直方向和上下方向進行調節， 在保證正常生產產品的同時減少了模具的應力集中， 增加了模具的使用壽命。