CN203680807U - 一种叶片模具制造系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种叶片模具制造系统，该系统包括：分段式叶片模具模架、3D打印机、随行送料车，其中，分段式叶片模具模架，位于3D打印机的打印范围之内；3D打印机，用于在分段式叶片模具模架上分层打印出阴模式的叶片模具型腔；随行送料车，与3D打印机的料箱相连，用于为3D打印机的料箱补料。本实用新型通过在分段式叶片模具模架上分层打印出阴模式的叶片模具型腔的方式，省去制作叶片阳模的成本，可以大大提高大型叶片模具的制造精度并降低其制造成本。由于采用模腔整体打印成型，叶片模具所分的段数可以增加，每一段模具的长度可以进一步缩短，可彻底解决在模具生产过程中由于模具分段引起的叶片模具裂缝和漏气的现象，可提高叶片的质量。

Description

一种叶片模具制造系统

技术领域

本实用新型涉及模具制造领域，尤其涉及一种叶片模具制造系统。 

背景技术

随着风力发电机组叶轮的大型化，叶片长度不断增加，现有叶片长度已达数十米，重量达十到十多吨，使得叶片运输成本和运输难度逐步增加，特别是位于山区和丘陵地带的风场，运输难度和开辟运输通道的费用会大大增加。为了解决叶片运输的问题，目前叶片生产厂商采用将叶片生产制造搬迁到风场或风场附近进行，有的厂商还将叶片模具进行分段，以便进行模具的运输。 

目前，大型叶片模具一般由玻璃钢材料制成。传统的大型叶片模具制造时，首先需根据叶片的叶型加工阳模，然后由阳模翻制阴模，再将翻制好的阴模固定到模架上。制模中由于玻璃钢模具经过阳模翻制阴模、搬运、阴模固定等工序，加之模具尺寸较大，叶片模具型腔的精度难以保证，且对于为方便运输而将模具分段后，模具再次被拼接后，很容易在模具反复加热和冷却过程中，造成拼接部位的裂缝，造成阴模在真空吸注中漏气。 

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种叶片模具制造系统，通过利用3D打印机直接打印制模，以提高大型叶片模具的制造精度并降低其制造成本。 

为解决上述技术问题并达到上述技术目的，本实用新型的第一个方面，提供了一种叶片模具制造系统，所述叶片模具制造系统包括：分段式叶片模具模架、3D打印机、随行送料车，其中，所述分段式叶片模具模架，位于所述3D打印机的打印范围之内；所述3D打印机，用于在所述分段式叶片模具模架上分层打印出阴模式的叶片模具型腔；所述随行送料车，与所述3D打印机的料箱相连，用于为所述3D打印机的料箱补料。本实用新型通过在分段式叶片模具模架上分层打印出阴模式的叶片模具型腔的方式，省去制作叶片阳模的成本，可以大大提高大型叶片模具的制造精度并降低其制造成本。由于采用模腔整体打印 成型，叶片模具所分的段数可以增加，每一段模具的长度可以进一步缩短，从而方便了模具的运输。并且，采用3D打印技术制模，可彻底解决将分段模具合并后，在模具生产过程中出现的裂缝和漏气的现象，可提高叶片生产的质量，从而提高企业的经济效益。 

本实用新型的第二个方面，提供了一种叶片模具制造系统，其中，所述叶片模具制造系统还可以包括：打印头更换站，其包括：3D打印机用的打印头和磨削工具，以及存储和更换3D打印机用的打印头和磨削工具的仓库。通过打印头更换站可根据需要更换3D打印机用的打印头，并利用仓库存储3D打印机用的打印头和磨削工具，以适应3D打印产品需要。 

本实用新型的第三个方面，提供了一种叶片模具制造系统，其中，所述3D打印机可以包括五轴联动3D打印机，该五轴联动3D打印机包括：五轴联动控制系统、运动执行部件、打印材料输送线、两条平行的轨道；其中，所述分段式叶片模具模架位于所述两条平行的轨道内的所述3D打印机的打印范围之内。该五轴联动3D打印机设备可以用于实现任意三维立体实体表面的打印功能。 

本实用新型的第四个方面，提供了一种叶片模具制造系统，其中，所述五轴联动3D打印机还可以包括用于打印和刮模快速成型材料的两轴打印头；所述打印头更换站中所述3D打印机用的打印头中也包括用于打印和刮模快速成型材料的两轴打印头。本实用新型还可通过该两轴打印头对叶片模具的型腔表面层进行密封层处理和抛光打磨处理。与传统的制模相比，模具型面的精确高、密封性好。 

本实用新型的第五个方面，提供了一种叶片模具制造系统，其中，所述分段式叶片模具模架可以包括：分段模架、玻璃钢阴模模腔、真空吸注系统、模具加热系统。通过利用真空吸注系统进行真空吸注树脂以将叶片模具联接为牢固的整体，可以大大提高叶片模具的坚固性。通过利用模具加热系统进行模具加热，可以促进真空吸注的树脂的固化。 

本实用新型的第六个方面，提供了一种叶片模具制造系统，其中，所述随行送料车可以为机动或电动罐车，通过其自带的送料管线，将快速成型材料送入所述3D打印机的料箱。 

本实用新型的第七个方面，提供了一种叶片模具制造系统，其中，所述快速成型材料可以是一种混合型材料或复合型材料；所述的混合型材料可以包括如下的一种或者多种：石膏与纤维素的混合材料，轻质快干水泥与纤维素的混合材料；所述的复合型材料可以包括如下的一种或者多种：代木树脂、轻木树脂、泡沫树脂、尼龙玻纤、聚纤维脂PPSF材料、聚碳酸酯PC材料、高强度ABS-M30i材料、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物ABSi材料、 基础创新塑料PC-ABS材料、热塑性材料PC-ISO材料。该快速成型材料方便快速成型，并方便进行密封层处理和抛光打磨处理。 

上述技术方案具有如下有益效果：因为采用大型叶片模具制造系统包括：分段式叶片模具模架、3D打印机、随行送料车，其中，所述分段式叶片模具模架，位于所述3D打印机的打印范围之内；所述3D打印机，用于在所述分段式叶片模具模架上分层打印出阴模式的叶片模具型腔；所述随行送料车，与所述3D打印机的料箱相连，用于为所述3D打印机的料箱补料的技术手段，所以达到了如下的技术效果：通过在分段式叶片模具模架上分层打印出阴模式的叶片模具型腔的方式，省去制作叶片阳模的成本，可以大大提高大型叶片模具的制造精度并降低其制造成本。由于采用模腔整体打印成型，叶片模具所分的段数可以增加，每一段模具的长度可以进一步缩短，从而方便了模具的运输。并且，采用3D打印技术制模，可彻底解决将分段模具合并后，在模具生产过程中出现的裂缝和漏气的现象，可提高叶片生产的质量，从而提高企业的经济效益。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为本实用新型实施例提供的一种叶片模具制造系统组成结构示意图； 

图2为本实用新型实施例提供的另一种叶片模具制造系统结构示意图； 

图3为本实用新型实施例提供的两轴打印头示意图； 

图4为本实用新型实施例一种基于上述叶片模具制造系统的叶片模具制造方法流程图； 

图5为本实用新型实施例利用3D打印机在分段式叶片模具模架上分层打印出阴模式的叶片模具型腔的方法流程图； 

图6为本实用新型应用实例叶片模具制造系统制造的叶片模具结构示意图； 

图7为本实用新型应用实例图6中的I处局部放大的叶片模具横截面积示意图； 

图8为本实用新型应用实例分段式叶片模具模架组装示意图； 

图9为本实用新型应用实例分段模架的结构示意图； 

图10为本实用新型应用实例图9中的II处局部放大的分段模架示意图； 

图11为本实用新型应用实例分段式叶片模具模架的正视示意图。 

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。 

近年，3D打印技术近年来得到快速的发展，它对促进产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。3D打印产品目前大多局限于打印小尺寸的零件。目前尚未报道用于打印大型叶片模具。而本实用新型实施例则可考虑应用此3D打印技术。 

如图1所示，为本实用新型实施例提供的一种叶片模具制造系统组成结构示意图，所述大型叶片模具制造系统包括：分段式叶片模具模架30、3D打印机10、随行送料车20，其中，所述分段式叶片模具模架30，位于所述3D打印机10的打印范围之内；所述3D打印机10，用于在所述分段式叶片模具模架30上分层打印出阴模式的叶片模具型腔；所述随行送料车20，与所述3D打印机10的料箱相连，用于为所述3D打印机10的料箱补料。 

本实用新型实施例通过在分段式叶片模具模架30上分层打印出阴模式的叶片模具型腔的方式，省去制作叶片阳模的成本，可以大大提高大型叶片模具的制造精度并降低其制造成本。由于采用模腔整体打印成型，叶片模具模架所分的段数可以增加，每一段模具模架的长度可以进一步缩短，从而方便了模具的运输。并且，采用3D打印技术制模，可彻底解决将分段模具模架合并后，在模具生产过程中出现的裂缝和漏气的现象，可提高叶片生产的质量，从而提高企业的经济效益。 

进一步地，可选的，在本实用新型另一实施例中，可提供另一种叶片模具制造系统如图2所示，其不但包括：分段式叶片模具模架30、3D打印机10、随行送料车20，其中，所述大型叶片模具制造系统还可以包括：打印头更换站40，其包括：3D打印机10用的打印头和磨削工具，以及存储和更换3D打印机10用的打印头和磨削工具的仓库。通过打印头更换站40可根据需要更换3D打印机10用的打印头，并利用仓库存储3D打印机10用的打印头和磨削工具，以适应3D打印产品需要。 

可选的，在本实用新型另一实施例中，可提供一种叶片模具制造系统，其中，所述 3D打印机10可以包括五轴联动3D打印机，如图2所示，该五轴联动3D打印机包括：五轴联动控制系统、运动执行部件、打印材料输送线、两条平行的轨道；其中，所述分段式叶片模具模架位于所述两条平行的轨道内的所述3D打印机的打印范围之内。该五轴联动3D打印机设备可以用于实现任意三维立体实体表面的打印功能。 

可选的，在本实用新型另一实施例中，可提供另一种叶片模具制造系统，其中，所述五轴联动3D打印机还可以包括用于打印和刮模快速成型材料的两轴打印头；所述打印头更换站中所述3D打印机用的打印头中也包括用于打印和刮模快速成型材料的两轴打印头，如图3所示。本实用新型还可通过该两轴打印头用于打印和抹刮模具型腔的快速成型材料，可对叶片模具的型腔表面层进行密封层处理和抛光打磨处理。与传统的制模相比，模具型面的精确高、密封性好。 

可选的，在本实用新型另一实施例中，可提供一种叶片模具制造系统，其中，所述分段式叶片模具模架可以包括：分段模架、玻璃钢阴模模腔、真空吸注系统、模具加热系统。通过利用真空吸注系统进行真空吸注树脂以将叶片模具联接为牢固的整体，可以大大提高叶片模具的坚固性。通过利用模具加热系统进行模具加热，可以促进真空吸注的树脂的固化。 

可选的，在本实用新型另一实施例中，可提供一种叶片模具制造系统，其中，所述随行送料车可以为机动或电动罐车，通过其自带的送料管线，将快速成型材料送入所述3D打印机的料箱。 

可选的，在本实用新型另一实施例中，可提供一种叶片模具制造系统，其中，所述快速成型材料可以是一种混合型材料或复合型材料；所述的混合型材料可以包括如下的一种或者多种：石膏与纤维素的混合材料，轻质快干水泥与纤维素的混合材料；所述的复合型材料可以包括如下的一种或者多种：代木树脂、轻木树脂、泡沫树脂、尼龙玻纤、聚纤维脂PPSF材料、聚碳酸酯PC材料、高强度ABS-M30i材料、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物ABSi材料、基础创新塑料PC-ABS材料、热塑性材料PC-ISO材料。该快速成型材料方便快速成型，并方便进行密封层处理和抛光打磨处理。 

本实用新型实施例上述技术方案具有如下有益效果：因为采用大型叶片模具制造系统包括：分段式叶片模具模架、3D打印机、随行送料车，其中，所述分段式叶片模具模架，位于所述3D打印机的打印范围之内；所述3D打印机，用于在所述分段式叶片模具模架上分层打印出阴模式的叶片模具型腔；所述随行送料车，与所述3D打印机的料箱相连，用于为所述3D打印机的料箱补料的技术手段，所以达到了如下的技术效果：通过在分段式 叶片模具模架上分层打印出阴模式的叶片模具型腔的方式，省去制作叶片阳模的成本，可以大大提高大型叶片模具的制造精度并降低其制造成本。由于采用模腔整体打印成型，叶片模具所分的段数可以增加，每一段模具的长度可以进一步缩短，从而方便了模具的运输。并且，采用3D打印技术制模，可彻底解决将分段模具合并后，在模具生产过程中出现的裂缝和漏气的现象，可提高叶片生产的质量，从而提高企业的经济效益。 

对应上述一种基于上述叶片模具制造系统，如图4所示，为本实用新型实施例一种基于上述叶片模具制造系统的叶片模具制造方法流程图，其中，所述叶片模具制造方法包括： 

401、将分段式叶片模具模架置于3D打印机的打印范围之内； 

402、利用所述3D打印机在所述分段式叶片模具模架上分层打印出阴模式的叶片模具型腔。 

本实用新型实施例方法通过在分段式叶片模具模架上分层打印出阴模式的叶片模具型腔的方式，省去制作叶片阳模的成本，可以大大提高大型叶片模具的制造精度并降低其制造成本。由于采用模腔整体打印成型，叶片模具所分的段数可以增加，每一段模具的长度可以进一步缩短，从而方便了模具的运输。并且，采用3D打印技术制模，可彻底解决将分段模具合并后，在模具生产过程中出现的裂缝和漏气的现象，可提高叶片生产的质量，从而提高企业的经济效益。 

可选的，在本实用新型另一实施例中，可提供一种基于上述叶片模具制造系统的叶片模具制造方法，其中，如图5所示，为本实用新型实施例利用3D打印机在分段式叶片模具模架上分层打印出阴模式的叶片模具型腔的方法流程图，可以包括： 

4021、利用所述3D打印机，于管状钢架支撑的玻璃钢模托上打印快速成型材料，以形成模腔中层； 

4022、将模具加热电热丝置于所述模腔中层上，并在模具加热电热丝上设置作为模腔表层的玻璃丝布； 

4023、通过真空吸注树脂，将所述模腔表层的玻璃丝布、所述模具加热电热丝、所述模腔中层和所述玻璃钢模托联接为牢固的整体。 

本实用新型实施例通过利用真空吸注树脂以将叶片模具联接为牢固的整体，可以大大提高叶片模具的坚固性。 

如图6所示，为本实用新型应用实例叶片模具制造系统制造的叶片模具结构示意图，如图7所示，为本实用新型应用实例图6中的I处局部放大的叶片模具横截面积示意图。 叶片模具的腔体由焊接在模架上的管状钢架31和玻璃钢模托32支撑，通过3D打印的快速成型材料形成模腔中层33，并通过真空吸注树脂，将模腔表层的玻璃丝布34、模具加热电热丝35、模腔中层33和玻璃钢模托32联接为牢固的整体。 

如图8所示，为本实用新型应用实例分段式叶片模具模架组装示意图。如图9所示，为本实用新型应用实例分段模架的结构示意图。如图10所示，为本实用新型应用实例图9中的II处局部放大的分段模架示意图。如图11所示，为本实用新型应用实例分段式叶片模具模架的正视示意图。分段式叶片模具模架分别由叶片迎风面和背风面的凹模组成，该分段式叶片模具模架总共分为十段，每段之间通过法兰螺栓连接，在法兰板的两端分别有两个定位销孔，插入定位销36将相邻两段定位，再用螺栓37连接牢固，参见图9和图10。 

所述的3D打印可通过快速成型材料，打印形成模具制作中需要的模具加热电热丝35的安装槽，模具腔体和成型密封槽等。3D打印机还具有修磨功能，可对注胶成型的腔体进行修模，形成光滑的模腔表面。 

所述的3D打印的快速成型材料，是一种适合于大型叶片模具打印的混合型、复合型的快速成型材料。所述的混合型材料为石膏与纤维素混合材料，轻质快干水泥与纤维素的混合材料等；所述的复合型材料为代木树脂、轻木树脂、泡沫树脂、尼龙玻纤、PPSF材料、PC材料、ABS-M30i材料、ABSi材料、PC-ABS材料、PC-ISO材料等。 

可选的，在本实用新型另一实施例中，可提供一种基于上述叶片模具制造系统的叶片模具制造方法，其中，所述通过真空吸注树脂，将所述模腔表层的玻璃丝布、所述模具加热电热丝、所述模腔中层和所述玻璃钢模托联接为牢固的整体后，所述叶片模具制造方法还包括：通过加热以便促进真空吸注的所述树脂的固化；所述加热方式至少包括如下的一种：电阻丝加热、铜管水加热、PB管水加热、高温膜加热。通过进行模具加热，可以大大促进真空吸注的树脂的固化。 

可选的，在本实用新型另一实施例中，可提供一种基于上述叶片模具制造系统的叶片模具制造方法，其中，所述模腔表层的玻璃丝布采用的玻璃纤维可以为增强型纤维材料，该增强型纤维材料可以包括：E-玻璃纤维、S-玻璃纤维。通过采用增强型纤维材料制作模腔表层的玻璃丝，由于增强型纤维材料具有如下特点:（1）比强度高，比模量大；（2）材料性能具有可设计性；（3）抗腐蚀性和耐久性能好；（4）热膨胀系数与混凝土的相近。这些特点使得增强型纤维材料能满足现代结构向大跨、高耸、重载、轻质高强以及在恶劣条件下工作发展的需要，同时也能满足现代建筑施工工业化发展的要求。 

可选的，在本实用新型另一实施例中，可提供一种基于上述叶片模具制造系统的叶片 模具制造方法，其中，所述真空吸注的所述树脂为热固性基体树脂，该热固性基体树脂包括：聚酯树脂、乙烯基树脂和环氧树脂。本实用新型采用的热固性基体树脂使叶片模具具有高比模、比强、耐烧蚀、耐腐、防震、耐疲劳、工艺性好等优点。 

叶片模具要求形状稳定性好、结构强度和刚度高、重量轻、生产制造成本低、翻转精度高、气密性好、加热均匀可靠、运行安全、安装和维护方便，并且能使复合材料叶片生产成本下降，提高经济收益。模具表面要求光滑、平整、密实，无裂纹、针孔，以保证产品的表观质量，其表面光泽度应达到90以上，表面粗糙度<10μm，模具表面硬度达到巴氏硬度40以上，以保证产品表面质量，减小脱模时的损伤。 

本实用新型实施例3D打印成型的叶片模具型腔，与传统的制模相比，利用该系统制模，模具型面的精确高、密封性好；系统方便拆解和运输，可运输到风电场现场制模。解决了风力发电机组的长叶片难以运输的问题，大大节省叶片的运输费用和风场开辟运输通道的费用。与利用阳模翻制阴模这种传统的叶片模具制造相比，基于3D打印技术直接打印叶片阴模，减少模具制造工序，节省阳模的制造费用。特别是，对于低风速和大功率风机而言，其叶片度越来越大。为了运输叶片，不仅需要特殊的运输车和运输工装，而且运输通道的成本和过路费非常昂贵。本实用新型提供了一种在风电场内或临近风电场的模具制造系统，可以将模具分段便于运输，它既能提高分段模具的密封性，又能有效地提高模具制造精度。解决了长叶片运输难题，可大大地减少风电场业主建立风电场的总的成本，对于促进低风速地区风资源利用，建立分布式小型风电场具有革命性的意义。 

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种叶片模具制造系统，其特征在于，所述叶片模具制造系统包括：分段式叶片模具模架、3D打印机、随行送料车，其中， 

所述分段式叶片模具模架，位于所述3D打印机的打印范围之内； 

所述3D打印机，用于在所述分段式叶片模具模架上分层打印出阴模式的叶片模具； 

所述随行送料车，与所述3D打印机的料箱相连，用于为所述3D打印机的料箱补料。 

2.如权利要求1所述叶片模具制造系统，其特征在于，所述叶片模具制造系统还包括： 

打印头更换站，其包括：3D打印机用的打印头和磨削工具，以及存储所述打印头和所述磨削工具的仓库。 

3.如权利要求1或2所述叶片模具制造系统，其特征在于， 

所述3D打印机包括五轴联动3D打印机，该五轴联动3D打印机包括：五轴联动控制系统、运动执行部件、打印材料输送线、两条平行的轨道；其中，所述分段式叶片模具模架位于所述两条平行的轨道内的所述3D打印机的打印范围之内；所述五轴联动3D打印机还包括用于打印和刮模快速成型材料的两轴打印头。 

4.如权利要求2所述叶片模具制造系统，其特征在于， 

所述打印头更换站中所述3D打印机用的打印头中也包括用于打印和刮模快速成型材料的两轴打印头。 

5.如权利要求1所述叶片模具制造系统，其特征在于， 

所述分段式叶片模具模架包括：分段模架、玻璃钢阴模模腔、真空吸注系统、模具加热系统。 

6.如权利要求1所述叶片模具制造系统，其特征在于， 

所述随行送料车为机动或电动罐车，通过其自带的送料管线，将快速成型材料送入所述3D打印机的料箱。 

7.如权利要求4或6所述叶片模具制造系统，其特征在于，所述快速成型材料是一种混合型材料或复合型材料。 

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