CN114536606B - 一种风力发电机叶片根部柔性挡板模具成型方法及模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风力发电机叶片根部柔性挡板模具成型方法，包含步骤：S1、基于成品的外形，利用板材拼接制作阳模；S2、基于阳模制作阴模；S3、根据阴模的内侧立面尺寸制作形状匹配的外置加热部件，外置加热部件为环体。本发明还提供一种风力发电机叶片根部柔性挡板可重复利用的模具和重复利用方法。本发明可以提高模具的加热效率、可复用性和适用性，降低生产成本，具有较好的实用性和经济性。

Description

一种风力发电机叶片根部柔性挡板模具成型方法及模具

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机叶片根部柔性挡板模具成型方法及模具。

背景技术

风力发电机叶片是风力发电机的关键部件。风机在运行过程中，叶片内残留的物品如若掉落砸到轮毂上，会导致轮毂发生损伤进而影响风机正常运作。为避免上述问题出现，现有的风电叶片通常会采用在叶根位置安装叶片根部挡板的设计，以将叶片型腔和轮毂隔开。在制造叶片根部柔性挡板前，首先需要制作叶片根部柔性挡板模具，其制作过程为：1、通过数控铣床精铣阳模模具；2、做阳模模具凸起标记，翻制阴模模具主体；3、阴模模具主体内置连续的加热丝，布置隔热保温层；4、制作模具支撑腿固定模具，完成模具制作；5、使用模具制造叶片根部柔性挡板产品。

随着风电行业市场需求对单机容量要求的不断增加，产品更新换代频次加快，叶片适用平台不断扩展，叶片根部柔性挡板尺寸需求越来越多，而每一种型号的叶片根部柔性挡板产品就需要对应的一副根部挡板模具。现有技术的模具成型方法是通过数控设备制作，其模具材料、设备投入成本高；采用内置加热电阻丝设计，形式固定、不可复用；加热系统故障修复困难，造成模具可复用性、可修复性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力发电机叶片根部柔性挡板模具成型方法，可以提高模具的加热效率、可复用性、适用性，降低生产成本，具有较好的实用性和经济性。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种风力发电机叶片根部柔性挡板模具成型方法，包含步骤：

S1、基于成品的外形，利用板材拼接制作阳模；

S2、基于所述阳模制作阴模；

S3、根据所述阴模的内侧立面尺寸制作形状匹配的外置加热部件，所述外置加热部件为环体。

优选地，步骤S1包含：

S11、搭建阳模主体；

S12、对所述阳模主体外缘修型；

S13、在所述阳模主体顶部安装防滑纹路生成部件。

优选地，步骤S11包括：

根据成品的外形将实木压缩板裁剪为多个直径不同的圆板，再将各所述圆板垂直分层铺设，层间铺设多个枕木，形成与所述成品的外形大致相同的近似圆台体；其中，对应于下凹区域部分的所述圆板按照所述成品下凹区域的尺寸相应镂空，所述下凹区域部分的侧壁通过订装弯曲后的塑形板材进行封边。

优选地，步骤S12包括：

根据所述成品柔性环的外缘形状制作仿形刮板，然后在所述阳模主体的外缘填充热固性材料，再通过所述仿形刮板修型使所述阳模主体外缘与所述成品柔性环的外缘相一致，最后对所述热固性材料加热固化。

优选地，步骤S13包括：

按照所述成品顶部平面的形状和尺寸切割顶面带有花纹的钢板，再将切割好的所述钢板花纹面朝上地固定在所述阳模主体的顶部。

优选地，步骤S2包含：

S21、制作阴模主体，所述阴模主体包括玻纤层，其方法为使用环氧树脂浸润玻纤布，沿所述阳模的上表面和侧表面手糊浸润后的所述玻纤布，再将糊好的所述玻纤布进行加热固化。

S22、制作模具胶衣，在所述阴模主体内侧刮涂热固性模具胶衣材料，刮涂后加热固化。

优选地，所述阴模主体还包括设置在所述玻纤层外部的隔热层，步骤S21还包含：

S211、制作所述隔热层，在所述玻纤层的外侧填充泡沫，然后放置保温棉，形成所述隔热层。

优选地，所述阴模主体还可以分体再利用，步骤S21还包含：

S212、将所述阴模主体切缝分块；

S213、将切缝后的所述阴模主体重新拼接制作为可分体的所述阴模主体。

优选地，步骤S212包括：

将整体的所述阴模主体沿顶部与侧面的交接处切缝成两部分。

优选地，步骤S212还包括：

将切下来的对应于所述成品柔性环的闭合环体再切缝一次或若干次，形成一段或多段弧形条。

优选地，步骤S213包含：

S2131、将切缝后的所述隔热层沿各切缝向所述切缝两侧扒开，使所述玻纤层在所述切缝两侧各暴露操作宽度；

S2132、对所述玻纤层各切缝处通过机械连接形式进行拼接固定；

S2133、对拼接固定后的各所述切缝手糊环氧树脂浸润后的玻纤布，再将糊好的所述玻纤布进行加热固化；

S2134、将所述隔热层的各切缝处进行修补填充。

优选地，步骤S3中，

所述外置加热部件为灯罩状，在所述外置加热部件上还间隔设置有若干根用于纵向支撑的支撑条。

优选地，所述外置加热部件的尺寸略大于所述阴模的内侧立面尺寸。

优选地，在步骤S3之后还包含：

S4、制作所述阴模的支撑架。

一种风力发电机叶片根部柔性挡板可重复利用的模具，采用上述的方法制作。

一种风力发电机叶片根部柔性挡板模具再利用方法，采用上述的模具，包含步骤：

Z1：将所述阴模沿各所述切缝切开，分割为第一顶部平面部分和第一柔性环部分；

Z2：修改所述玻纤层的尺寸并重新固定；

Z3：将所述隔热层的各切缝处和空缺处进行修补填充：

Z4：修补所述切缝位置的所述模具胶衣。

优选地，步骤Z2包括：

如果新成品的顶部平面的周长增大，则按照所述新成品的顶部平面尺寸重新制作所述玻纤层的第二顶部平面部分，然后将所述第一柔性环部分的弧形条与第二顶部平面部分进行拼接，弧度不匹配的位置可以切开，最后将拼接后的接口和空缺处使用热固性材料填充，并加热固化；

如果新成品的顶部平面的周长减小，则按照所述新成品的顶部平面尺寸裁剪第一顶部平面部分形成第二顶部平面部分，然后将所述第一柔性环部分的弧形条与第二顶部平面部分进行拼接，弧度不匹配的位置可以切开，将多余的所述弧形条切除，最后将拼接后的接口和空缺处使用热固性材料填充，并加热固化。

优选地，在步骤Z4后还包含步骤：

Z5：重新制作所述支撑架和/或外置加热部件。

一种风力发电机叶片根部柔性挡板模具，采用上述的方法制作。

一种制造风力发电机叶片根部柔性挡板的方法，采上述的模具制作。

综上所述，与现有技术相比，本发明提供的一种风力发电机叶片根部柔性挡板模具成型方法及模具，具有如下有益效果：

1、通过将模具切缝为可拆卸连接，以及外置加热部件的设计，大大提高模具的可复用性；

2、通过布置隔热层，降低模具外侧散热，提高模具加热效率；

3、通过外置电热毯的设计提高加热效率，以及加热系统对不同模具的适用性；

4、本发明的模具主体部分可以采用库存余料废料制作，降低生产成本。

附图说明

图1a为现有技术的一种风机发电机叶片叶根柔性挡板成品俯视图；

图1b为现有技术的一种风机发电机叶片叶根柔性挡板成品侧视图；

图2为本发明实施例中的风力发电机叶片叶根柔性挡板阳模示意图；

图3为本发明实施例中的风力发电机叶片叶根柔性挡板阴模示意图；

图4a为本发明实施例中的外置电热毯俯视图；

图4b为本发明实施例中的外置电热毯侧视图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种风力发电机叶片根部柔性挡板模具成型方法及模具作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

需要说明的是，在本发明中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括明确列出的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

结合附图，本发明提供一种风力发电机叶片根部柔性挡板模具成型方法，该模具用于制造风力发电机叶片根部柔性挡板，附图1a、1b示出了现有技术的一种叶片根部柔性挡板的成品A，为圆台体，顶部具有一顶部平面A1，顶部平面A1上设置有防滑纹路，因为成品A安装于叶片，叶片安装于风力发电机组后，作业人员需站立在成品A上作业，故顶部平面A1需要防滑；在顶部平面A1上还设置有两个下凹区域A11，用于与人孔盖板装配（人孔盖板装配后，成品A顶部形成一个平面）；在顶部平面A1外圆周设置有一圈柔性环A2，用于与叶片的叶根内腔连接，采用柔性结构可以起到缓冲作用。本实施例中模具对应于顶部平面A1的部分称为顶部平面部分，对应于柔性环A2的部分称为柔性环部分，对应于下凹区域A11的部分称为下凹区域部分；本实施例以可以制造成品A的模具的成型方法为例进行说明，但本发明的方法亦可适用于制造其他类型成品的模具成型，本发明的成型方法包含步骤：

K1、基于成品A的外形制作阳模1，包含步骤：

K11、搭建阳模主体：

根据成品A的外形，使用木材制作其阳模主体；为了降低成本，如附图2所示，本实施例采用实木压缩板11，根据成品A的外形将实木压缩板11裁剪为多个直径不同的圆板，再将各圆板垂直分层铺设，层间铺设多个枕木12，形成与成品A的外形大致相同的近似圆台体；其中，对应于下凹区域部分的圆板按照下凹区域A11的尺寸相应镂空，下凹区域部分的侧壁通过订装弯曲后的塑形板材进行封边，完成阳模主体的搭建；

K12、基于柔性环A2外形进行阳模主体外缘修型：

根据柔性环A2的外缘形状制作仿形刮板14，然后在阳模主体的外缘填充热固性材料13，本实施例中热固性材料13采用胶黏剂，再通过仿形刮板14修型使阳模主体外缘与柔性环A2的外缘相一致，最后对热固性材料13加热固化；

K13、安装花纹钢板15：

为了生成顶部平面A1的防滑纹路，需要在修型后的阳模主体顶部安装花纹钢板15：首先按照成品A顶部平面A1的形状和尺寸切割顶面带有花纹的钢板，其对应于下凹区域A11的位置镂空，再将切割好的花纹钢板15的花纹面朝上地固定在修型后的阳模主体的顶部，完成阳模1的制作。

以上材料在工厂内一般均会有库存余料，且成本低廉，可以大大降低生产成本。

K2、如附图3所示，基于阳模1制作阴模，包含步骤：

K21、制作可分体的阴模主体2，包含步骤：

K211、制作玻纤层21：

使用环氧树脂浸润玻纤布，沿阳模1的上表面和侧表面手糊浸润后的玻纤布，再将糊好的玻纤布进行加热固化（树脂浸润玻纤布常温下固化后的产品强度不足，一般情况下需要持续加温75℃以上6h左右，才能使得固化后的产品强度满足要求），形成玻纤层21；一般在制造工厂内有大量的玻纤布废料，可以使用玻纤布废料再利用进行制作，以降低成本；

K212、制作隔热层22：

在玻纤层21的外侧填充泡沫，然后放置保温棉，形成隔热层22，隔热层22用于后续的加热工序中防止热量散热流失、加温效果降低；玻纤层21和隔热层22共同构成整体的阴模主体2；

K213、将整体的阴模主体2切缝分块：

为使得阴模可改造复用，将整体的阴模主体2沿对应于顶部平面A1的部分与对应于柔性环A2的部分的交接处切缝成两部分，并且切下来的对应于柔性环A2的闭合环体还可以再切缝一次或若干次形成一段或多段弧形条；

K214、将切缝后的阴模主体2重新拼接制作为可分体的阴模主体2：

将切缝后的隔热层22沿各切缝向切缝两侧扒开，使玻纤层21在切缝两侧各暴露约5cm宽，然后对玻纤层21各切缝处通过机械连接形式进行拼接固定，然后对拼接固定后的各切缝手糊环氧树脂浸润后的玻纤布，再将糊好的玻纤布进行加热固化，使各切缝处加强固定及密封；最后将隔热层22的各切缝处进行修补填充，完成可分体的阴模主体2的制作；

如果阴模主体2为一次性使用，则可省略步骤K213~K214。

K22、制作模具胶衣：

在阴模主体2内侧刮涂模具胶衣（图中未示出），模具胶衣为热固性材料，刮涂后加热固化，其与阴模主体2形成一个整体，模具胶衣的作用是便于成品脱模；至此阴模制作完成，阴模由内而外依次包括模具胶衣和阴模主体2；

K3、制作阴模的钢架支撑（图中未示出）：

将阴模在垂直方向翻转180º，开口向上摆放，再根据阴模底部的形状和尺寸焊接钢架支撑，通过钢架支撑托举阴模，用于保持阴模平稳、防止阴模破损，以及提高阴模的高度便于操作。

K4、制作外置加热毯4：

如附图4a、4b所示，根据阴模的对应于柔性环A2的部分的内侧立面的尺寸制作灯罩状的外置加热毯4，外置加热毯4内部设置有可通电发热的电阻丝，电阻丝均匀布置，本实施例中电阻丝采用环向均匀布置；在外置加热毯4上还间隔设置有若干根纵向的支撑条41，用于支撑起外置加热毯4型面方便操作；另外，为使外置加热毯4能够通用于不同尺寸的模具，外置加热毯4的尺寸可略大一些；

至此，风力发电机叶片根部柔性挡板模具制作完成，其中，阴模、钢架支撑和外置加热毯4用于生产成品A；阳模1只用于制作阴模2，不用于生产成品A。

另外，如果在之后欲再利用该阴模生产尺寸需求发生变化的新成品时，其方法为：

T1：切缝：

将阴模沿各切缝切开，分割为第一顶部平面部分和第一柔性环部分；

T2：修改玻纤层21的尺寸并重新固定：

根据新成品的尺寸需求对玻纤层21进行修改，修改方法为：如果新成品的顶部平面的周长增大，则按照新成品的顶部平面尺寸重新制作玻纤层21的第二顶部平面部分，然后将第一柔性环部分的弧形条与第二顶部平面部分进行拼接，弧度不匹配的位置可以切开，最后将拼接后的接口和空缺处使用热固性材料13填充，并加热固化；

如果新成品的顶部平面的周长减小，则按照新成品的顶部平面尺寸裁剪第一顶部平面部分形成第二顶部平面部分，然后将第一柔性环部分的弧形条与第二顶部平面部分进行拼接，弧度不匹配的位置可以切开，将多余的弧形条切除，最后将拼接后的接口和空缺处使用热固性材料13填充，并加热固化；

T3：修补隔热层22：

最后将隔热层22的各切缝处和空缺处进行修补填充；

T4：对切缝位置的模具胶衣按照步骤K22的方法进行修补；

T5：如果原钢架支撑和外置加热毯4的尺寸已不合适则也重新制作。

利用该风力发电机叶片根部柔性挡板模具生产成品A的方法为：

L1、将阴模开口向上摆放在钢架支撑上，在阴模内侧依次铺设脱模辅助材料、结构层（玻纤布、芯材）、树脂导入灌注辅材、真空袋膜和外置加热毯4；

L2、通过真空袋膜抽真空，在负压的作用下将树脂灌入；

L3、将外置加热毯4通电加热，使灌入的树脂固化；

L4、固化合格后将外置加热毯4撤掉，然后将成品A毛坯件脱模，再把脱模辅助材料、树脂导入灌注辅材、真空袋膜撕除，得到成品A。

综上所述，本发明提供的风力发电机叶片根部柔性挡板模具成型方法及模具，通过将模具切缝为可拆卸连接，以及外置加热电阻丝的设计，大大提高模具的可复用性；通过布置隔热层，降低模具外侧散热，提高模具加热效率；通过自制电热毯的设计提高加热效率，以及加热系统对不同模具的适用性；通过模具主体部分采用库存余料废料制作，降低生产成本。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (15)

1.一种风力发电机叶片根部柔性挡板模具成型方法，其特征在于，包含步骤：

S1、基于成品的外形，利用板材拼接制作阳模；

步骤S1包含：

S11、搭建阳模主体；

S12、对所述阳模主体外缘修型；

S13、在所述阳模主体顶部安装防滑纹路生成部件；

步骤S11包括：

根据成品的外形将实木压缩板裁剪为多个直径不同的圆板，再将各所述圆板垂直分层铺设，层间铺设多个枕木，形成与所述成品的外形大致相同的近似圆台体；其中，对应于下凹区域部分的所述圆板按照所述成品的下凹区域的尺寸相应镂空，所述下凹区域部分的侧壁通过订装弯曲后的塑形板材进行封边；

S2、基于所述阳模制作阴模；

步骤S2包含：

S21、制作阴模主体，所述阴模主体包括玻纤层，其方法为使用环氧树脂浸润玻纤布，沿所述阳模的上表面和侧表面手糊浸润后的所述玻纤布，再将糊好的所述玻纤布进行加热固化；

S22、制作模具胶衣，在所述阴模主体内侧刮涂热固性模具胶衣材料，刮涂后加热固化；

S3、根据所述阴模的内侧立面尺寸制作形状匹配的外置加热部件，所述外置加热部件为环体；

所述阴模主体还可以分体再利用，步骤S21还包含：

S212、将所述阴模主体切缝分块；

S213、将切缝后的所述阴模主体重新拼接制作为可分体的所述阴模主体；

步骤S3中，

所述外置加热部件为灯罩状，在所述外置加热部件上还间隔设置有若干根用于纵向支撑的支撑条。

2.如权利要求1所述的风力发电机叶片根部柔性挡板模具成型方法，其特征在于，成品的顶部平面外圆周设置有一圈柔性环称为成品柔性环，步骤S12包括：

根据所述成品柔性环的外缘形状制作仿形刮板，然后在所述阳模主体的外缘填充热固性材料，再通过所述仿形刮板修型使所述阳模主体外缘与所述成品柔性环的外缘相一致，最后对所述热固性材料加热固化。

3.如权利要求1所述的风力发电机叶片根部柔性挡板模具成型方法，其特征在于，步骤S13包括：

按照所述成品顶部平面的形状和尺寸切割顶面带有花纹的钢板，再将切割好的所述钢板花纹面朝上地固定在所述阳模主体的顶部。

4.如权利要求2所述的风力发电机叶片根部柔性挡板模具成型方法，其特征在于，所述阴模主体还包括设置在所述玻纤层外部的隔热层，步骤S21还包含：

S211、制作所述隔热层，在所述玻纤层的外侧填充泡沫，然后放置保温棉，形成所述隔热层。

5.如权利要求4所述的风力发电机叶片根部柔性挡板模具成型方法，其特征在于，步骤S212包括：

将整体的所述阴模主体沿顶部与侧面的交接处切缝成两部分。

6.如权利要求5所述的风力发电机叶片根部柔性挡板模具成型方法，其特征在于，步骤S212还包括：

将切下来的对应于所述成品柔性环的闭合环体再切缝一次或若干次，形成一段或多段弧形条。

7.如权利要求4所述的风力发电机叶片根部柔性挡板模具成型方法，其特征在于，步骤S213包含：

S2131、将切缝后的所述隔热层沿各切缝向所述切缝两侧扒开，使所述玻纤层在所述切缝两侧各暴露操作宽度；

S2132、对所述玻纤层各切缝处通过机械连接形式进行拼接固定；

S2133、对拼接固定后的各所述切缝手糊环氧树脂浸润后的玻纤布，再将糊好的所述玻纤布进行加热固化；

S2134、将所述隔热层的各切缝处进行修补填充。

8.如权利要求1所述的风力发电机叶片根部柔性挡板模具成型方法，其特征在于，

所述外置加热部件的尺寸略大于所述阴模的内侧立面尺寸。

9.如权利要求1所述的风力发电机叶片根部柔性挡板模具成型方法，其特征在于，在步骤S3之后还包含：

S4、制作所述阴模的支撑架。

10.一种风力发电机叶片根部柔性挡板可重复利用的模具，其特征在于，采用如权利要求4~7任一项所述的方法所制作。

11.一种风力发电机叶片根部柔性挡板模具再利用方法，其特征在于，采用如权利要求10的模具，包含步骤：

Z1：将所述阴模沿各所述切缝切开，分割为第一顶部平面部分和第一柔性环部分；

Z2：修改所述玻纤层的尺寸并重新固定；

Z3：将所述隔热层的各切缝处和空缺处进行修补填充；

Z4：修补所述切缝位置的所述模具胶衣。

12.如权利要求11所述的风力发电机叶片根部柔性挡板模具再利用方法，其特征在于，步骤Z2包括：

如果新成品的顶部平面的周长增大，则按照所述新成品的顶部平面尺寸重新制作所述玻纤层的第二顶部平面部分，然后将所述第一柔性环部分的弧形条与第二顶部平面部分进行拼接，弧度不匹配的位置可以切开，最后将拼接后的接口和空缺处使用热固性材料填充，并加热固化；

如果新成品的顶部平面的周长减小，则按照所述新成品的顶部平面尺寸裁剪第一顶部平面部分形成第二顶部平面部分，然后将所述第一柔性环部分的弧形条与第二顶部平面部分进行拼接，弧度不匹配的位置可以切开，将多余的所述弧形条切除，最后将拼接后的接口和空缺处使用热固性材料填充，并加热固化。

13.如权利要求11所述的风力发电机叶片根部柔性挡板模具再利用方法，其特征在于，在步骤Z4后还包含步骤：

Z5：重新制作支撑架和/或外置加热部件。

14.一种风力发电机叶片根部柔性挡板模具，其特征在于，采用如权利要求1~9任一项所述的方法制作。

15.一种制造风力发电机叶片根部柔性挡板的方法，其特征在于，采用如权利要求14所述的模具制作。