3.1.3 模具加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

 

　　模具溫度場(chǎng)的均勻性、可靠性以及加熱效率等 在葉片生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用，最普遍的做法 是在模具結(jié)構(gòu)層中分區(qū)預(yù)埋加熱系統(tǒng)， 通過(guò)溫度控制系統(tǒng)、導(dǎo)熱層等措施實(shí)現(xiàn)精確控溫，保證模具溫度 場(chǎng)的均勻性。進(jìn)行加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前首先應(yīng)根據(jù)模具加熱區(qū)域的面積進(jìn)行局部加熱試驗(yàn)， 確保加熱能達(dá)到工藝設(shè)計(jì)要求。加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮模具大小和加熱功率，單個(gè)回路加熱區(qū)域的大小，管路的排布 密度和導(dǎo)熱方式等因素。

 

　　目前風(fēng)電葉片模具最有效且最流行的加熱方式如圖10所示，為水加熱和電加熱。圖10（a）為水加熱示意圖， 水循環(huán)加熱方式是利用銅管作為加熱管路布滿模具產(chǎn)品區(qū)以及分模面上形成模具加熱的框架，并在銅管之間填充傳熱介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)模具加熱后 的熱傳遞，外接大功率的水加熱器，直接把熱水注入 到模具的銅管中， 并實(shí)現(xiàn)熱水循環(huán)。圖10（b）為電加熱示意圖。電加熱易于監(jiān)控、 操作方便、加熱效率高且能大大減輕模具的重量，但是易于發(fā)生故障，使用壽命也不及水加熱方式的長(zhǎng)。

 

 

　　3.1.4模具翻轉(zhuǎn)定位設(shè)計(jì)

 

　　大型風(fēng)電葉片模具的翻轉(zhuǎn)定位是比較困難的， 模具的開(kāi)模與合模需要將上模進(jìn)行180°翻轉(zhuǎn)，這一過(guò)程可以通過(guò)機(jī)械行車(chē)提吊與液壓翻轉(zhuǎn)兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。前者是將前后兩臺(tái)行車(chē)通過(guò)吊鉤連接在模具的上模結(jié)構(gòu)上，利用行車(chē)的動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)上模繞著輔助翻轉(zhuǎn)鉸鏈的中心翻轉(zhuǎn)。由于機(jī)械行車(chē)的特性，翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不連續(xù)， 尤其當(dāng)上模重心越過(guò)回轉(zhuǎn)中心線時(shí)，會(huì)發(fā)生“突變”現(xiàn)象，產(chǎn)生較大的振動(dòng)和沖擊，易出現(xiàn)重大安全事故，同時(shí)對(duì)行車(chē)損傷特別大，縮短了行車(chē)的使用壽命。這種方式要求行車(chē)操作人員的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)特別豐富，同時(shí)要求行車(chē)的承載力和安全系 數(shù)特別大 。在行車(chē)提吊方式基礎(chǔ)上，中材葉片項(xiàng) 目組設(shè)計(jì)了一種適合大型模具開(kāi)閉模系統(tǒng)的門(mén)軸，通過(guò)液壓伸縮吊鉤的使用實(shí)現(xiàn)了同步翻轉(zhuǎn)，在兩個(gè)吊桿右端分別安裝一個(gè)位移液壓缸，在接近發(fā)生 “突變”之前行車(chē)停止動(dòng)作，位移液壓缸起作用，產(chǎn)生小位移的推力，使重心平穩(wěn)地越過(guò)回轉(zhuǎn)中心，保證了模具在翻轉(zhuǎn)時(shí)的平穩(wěn)性。同時(shí)項(xiàng)目組還設(shè)計(jì)了多步定位的合模方法，即首先采用液壓平衡半球定位系統(tǒng)，使模具在進(jìn)入定位階段已基本實(shí)現(xiàn)粗定位，然后用一種活動(dòng)的定位銷(xiāo)進(jìn)行精確定位，“丁”字螺栓和液壓鎖模系統(tǒng)的組合實(shí)現(xiàn)了快速鎖模。

 

　　液壓翻轉(zhuǎn)是目前國(guó)外比較流行的翻轉(zhuǎn)方法。全自動(dòng)液壓翻轉(zhuǎn)設(shè)備由翻轉(zhuǎn)架、液壓系統(tǒng)以及電控系統(tǒng)3部分組成，不僅可以實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)過(guò)程的自動(dòng)化，提高翻轉(zhuǎn)效率，使翻轉(zhuǎn)過(guò)程平穩(wěn)，而且還能更好地保證模具精度和壽命， 提高葉片生產(chǎn)的質(zhì)量，其液壓翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)原理如圖11所示。

 

 

　　液壓裝置分為兩個(gè)部分：液壓頂升裝置與液壓 閉模鎖緊裝置，安裝在下模鋼結(jié)構(gòu)上。液壓頂升裝置通過(guò)在下模具的兩側(cè)均布頂升油缸來(lái)實(shí)現(xiàn)支撐和頂升上模；液壓閉模鎖緊裝置通過(guò)兩側(cè)適當(dāng)間隔布置的張緊油缸來(lái)實(shí)現(xiàn)另一要求，即合模后液壓缸張 緊上、下模具。圖12為液壓翻轉(zhuǎn)示意圖。

 

 

　　3.2 模具制造技術(shù)

 

　　3.2.1 模具制造工藝

 

　　復(fù)合材料模具制造工藝流程如圖13所示。

 

 

　?。?）高氣密性模具制造技術(shù)

 

　　模具的氣密性是葉片成型過(guò)程中最為關(guān)鍵的技術(shù)，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，一旦出現(xiàn)問(wèn)題可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。模具的氣密性要靠表面層來(lái)保證。模具表面層分為膠衣和方格布層，膠衣又分為面層膠衣和過(guò)渡層膠衣。面層膠衣有很強(qiáng)的抗劃傷、傳熱和耐熱性能，過(guò)渡層膠衣用來(lái)提高面層膠衣和玻璃鋼的粘接性能。膠衣涂覆完畢后間隔1h左右即可糊制方格布層，然后貼上脫模布固化后即可進(jìn)行下一步的內(nèi)結(jié)構(gòu)層工序。整個(gè)工序中應(yīng)注意膠衣的脫泡。由于膠衣較稠，只能采用手工打膠鉆進(jìn)行混合，在混合的過(guò)程中不可避免地會(huì)混入空氣，若不進(jìn)行脫泡處理，涂覆膠衣層的時(shí)候?qū)?huì)把空氣混入其中以致做出的模具表面會(huì)有針孔，將嚴(yán)重影響表面質(zhì)量；

 

　?。?）ＲIM工藝模具制造技術(shù)

 

　　模具制造采用真空導(dǎo)入工藝，在對(duì)模具的結(jié)構(gòu)、 受力和功能充分考慮的基礎(chǔ)上，需要對(duì)導(dǎo)流管路、連續(xù)氈和泡沫芯材、注膠口、溢膠口等真空導(dǎo)入技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置，并利用PAM等軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)施過(guò)程進(jìn)行仿真模擬，極大地降低大型模具制備過(guò)程用ＲIM工藝成型時(shí)缺陷產(chǎn)生的可能性。

 

　　3.2.2 模具制造過(guò)程中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題

 

　　（1）膠衣分層 膠衣分層主要是表面層與內(nèi)結(jié)構(gòu)層的分層，可能的原因是在進(jìn)行內(nèi)結(jié)構(gòu)層鋪層的時(shí)候沒(méi)有將表面 層的界面處理好，一般要求表面粗糙，無(wú)粉塵顆粒。其次的原因是，模具的整體固化度不夠，樹(shù)脂體系還沒(méi)有反應(yīng)完全；

 

　?。?）模具基圓收縮變形 目前大型模具制造一般采用環(huán)氧樹(shù)脂作為基體材料，固化時(shí)存在一定的收縮，在模具后固化前，必須用鋼板將模具基圓進(jìn)行加固，否則基圓失效將會(huì) 影響葉片基圓的圓度，情況嚴(yán)重時(shí)將影響葉片圓螺母及法蘭的安裝；

 

　?。?）銅管凍裂 在北方及零度以下的地區(qū)， 當(dāng)模具不經(jīng)常使用時(shí)，必須將模具里的水用空氣壓縮泵完全吹出后方 可進(jìn)行室外放置及轉(zhuǎn)運(yùn)，否則銅管里的水易結(jié)冰，冰的密度比水小，銅管體積不變，在嚴(yán)重時(shí)撐爆銅管，造成極大的維修難度。

 

　　4結(jié)束語(yǔ) 大力開(kāi)發(fā)風(fēng)電能源對(duì)于緩解我國(guó)將來(lái)的能源危機(jī)具有戰(zhàn)略意義。國(guó)家對(duì)可再生清潔能源的支持，加快了風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展速度，也為我國(guó)的大型復(fù)合材料葉片開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)不可多得的發(fā)展機(jī)遇。葉片質(zhì)量的好壞絕大部分取決于模具質(zhì)量的優(yōu)劣，目前我國(guó)大型、 復(fù)雜、高精度的復(fù)合材料模具設(shè)計(jì)、制造和加工技術(shù)還很缺乏，核心技術(shù)還不具備，模具設(shè)計(jì)、校核及工藝技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)尚不足。葉片行業(yè) 的可持續(xù)發(fā)展，急需形成自主高質(zhì)量的模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)。