[發明專利]一種風電產品及水輪機葉片模具的制造方法

有效

• 申請號: 201010612791.5
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN102161147A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 衡敏;彭凡;納建虹;撖俊虎;馬國華;閆小龍;張娟;楊學崇;郭曉仙
• 申請（專利權）人: 寧夏共享集團有限責任公司;寧夏共享模具有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00
• 代理公司: 寧夏專利服務中心 64100
• 代理人: 古玲玉

技術領域

本發明涉及一種模具的制造方法，尤其是涉及一種風電產品及水輪機葉片模具的制造方法。

背景技術

21世紀是可再生能源的世紀，全球都在關注日益升高的大氣溫度，每個國家都在研究如何降低能源中的碳含量。在2003年初，全球風力發電機容量達3200萬千瓦。預計今后20年，我國風電將以20%—30%的速度發展；而水輪發電機是將水的流動產生的動能轉化為電能設備，也是一種可再生資源，對環境無污染，在發電領域內日益強勢。無論是風力發電機中的輪轂，底座還是水輪機中的水輪機葉片都屬于大型鑄件，這對生產鑄件所需的模型提出了嚴格的要求。

大型發電機組的模具，如果還是采用現在生產所需的原材料：木材，在大型模具的強度上遠遠達不到發電產業化的標準。雖然木材容易加工成型，但是同時容易受力變形，抗壓能力差，這就使我們在批量生產鑄件時形成難以突破的瓶頸。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種工藝方法獨特、結實耐用及設計精度滿足的制作方法、通過新材料、新方法在模具制作過程中的研究應用、解決模具本身的變形問題、保證風電類模具的尺寸精度的一種風電產品及水輪機葉片模具的制造方法。

本發明通過如下方法實現：

一種風電產品及水輪機葉片模具的制造方法，其特征是：它包括如下步驟：

a.?模板材料的選擇：根據模板的具體尺寸和后期造型過程中的具體受力要求，選擇模板材料為Q235的熱軋型槽鋼、工字鋼；

b.?三維軟件進行結構設計及受力模擬：將二維模板圖紙轉化為三維立體圖在仿真軟件里進行受力模擬，從而可以得到鋼模板受力狀況及模板彎曲變化，針對模擬結果對模板中間空擋的擋距及在四個角加加強筋的設計進行優化；

c.?焊接：根據鋼模板材料為Q235結構鋼，焊條全部選用J422結構鋼焊條，熔池平均溫度約在1750℃左右，與工件焊接角為40°～50°，采用順序焊接、多層焊接等方式交替進行手弧焊，先用工字鋼焊接出鋼模板外輪廓，然后在內部用槽鋼焊接出內部空擋，最后添加拉筋，對于其中焊接要求全部滿焊，同時由于產品結構尺寸較大，在焊接之前預留每米加2mm的反變形量；

d.去除應力：通過振動時效加自然時效降低殘余應力；

e.鋼模板附屬結構設計及安裝：采用推拉式吊裝結構，專用的振動起模座，選擇配套適當的振動器；

f.鋪板：針對完成的鋼模板鋪兩層模板，在龍門銑床上銑平，等待外模鉚型，鋼模板制作過程完成；

所述推拉式吊裝結構以￠100圓鋼作為主體、其端頭焊接厚20mm￠150防滑裝置、其內根據擋距設置四處三角定位、主體配合孔為￠112mm；所述專用的振動起模座是由厚20mm寬300*150鋼板焊接成三角支撐結構，在三角支撐上部鉆孔與所述振動器相配合。

本發明有如下效果：

1）材料獨特、延長了使用壽命、環保效果好：本發明提供的模具采用型材，根據模板的具體尺寸和后期造型過程中的具體受力要求，選擇適合的型材種類，達到適當的抗疲勞強度，以克服生產過程中的受力變形，滿足模具本身尺寸長期穩定要求；鋼木結構的模板，由于模板的尺寸基本都在3m—5m之間，面積過大，保證其平面度就是一個長期以來難以克服的困難，利用木材和鋼材的共同優勢，在提高模板的強度的同時保證了模板的平面度，進而提高了模型的尺寸精度；而鋼模板延長了模板的使用壽命，也克服了模具使用時間過長而導致的模板變形及損壞；而且采用鋼結構，將生產材料75%用可以循環使用的材料替代，大大降低了生產成本，無論是水輪機葉片的模型還是風電大型模型的生產現在都離不開鋼結構的模型設計，鋼結構以其穩定的強度，對模型壽命的延長，可循環使用的生產材料，完全順應了目前國家提倡的綠色環保的生產要求。

2）工藝方法獨特；本發明采用三維軟件進行結構設計及受力模擬：將二維模板圖紙轉化為三維立體圖在仿真軟件里進行受力模擬，從而可以得到鋼模板受力狀況及模板彎曲變化，針對模擬結果對模板中間空擋的擋距及在四個角加加強筋的設計進行優化，本發明通過三維模擬，進行缺陷預測，同時通過對受力變化的分析，達到鋼木結構的最優化設計，從而降低產品研發費用及周期；焊接：根據所選材料種類、材質、壁厚等選擇相適應的焊材，在焊接工藝選擇上采用順序焊接、多層焊接等方式交替進行。同時由于產品結構尺寸較大，在焊接之前還要預留適當的反變形量，保證產品最終的平面度等關鍵參數符合要求。