本发明涉及风机叶片的技术领域，尤其是指一种风机叶片后缘梁预制成型模具及其制作方法。
背景技术：
风力发电机主要由叶轮、机舱、塔筒三部分构成。风机的叶轮负责将风能转化为机械能，它由叶片、轮毂、整流罩组成，其中叶片将空气的动能转化为叶片和主轴的机械能，继而通过发电机转化为电能。风电叶片在风机设计中处于核心地位。风电叶片的成本在风力发电整个系统的总成本占较大比重。风电叶片大型化发展的同时，兼顾整个产业链的成本降低，叶片设计会朝着模块化的趋势发展。而在现有叶片制作过程中，后缘ud布层是随叶片壳体布层铺放，与叶片壳体通过一体灌注成型，这种方式整体制作工时较高，大大增加叶片的制作成本。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种风机叶片后缘梁预制成型模具及其制作方法，通过提前预制后缘梁，大大降低叶片的整体制作工时，降低叶片灌注难度，有效提高叶片生产效率。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种风机叶片后缘梁预制成型模具，包括玻璃钢壳体和钢架；所述玻璃钢壳体根据叶片阳模后缘梁型面的形状大小通过多次真空灌注制作成型，形成由碳纤维毡表面层、结构布层、加热层和保温层组成的结构，所述碳纤维毡表面层的表面加工有补回层，保证成型后的后缘梁的形状放入叶片后与叶片的型面相适应；所述玻璃钢壳体底面的两侧沿其长度方向分别均布有多根圆管，且两侧的圆管互相对称，每一侧上相邻的两个圆管之间保持间隙；所述钢架设于玻璃钢壳体的下方，其上表面的形状与玻璃钢壳体的形状相匹配；所述钢架的两侧沿其长度方向分别均布有多个立柱，两侧的立柱互相对称，且一个立柱对应一个圆管，每个立柱与相对应的圆管之间通过连接板相连接，该连接板的一端与立柱固定连接，其另一端穿套在圆管上；多个圆管通过手糊布层与玻璃钢壳体连接，且手糊布层避开圆管与连接板安装的位置及相邻圆管之间的间隙。
进一步，所述钢架靠近叶根端的一侧，沿其长度方向均布有多个斜置的支撑方管，且每个支撑方管上安装有型面调节器，每个型面调节器的顶部连接有手糊方管，该手糊方管通过手糊布层与玻璃钢壳体连接，且每个手糊方管均处于钢架的横截面上，通过型面调节器调节玻璃钢壳体叶根端区域的型面。
进一步，所述钢架上安装有调平紧固装置，用于对钢架进行水平调节并固定。
进一步，所述玻璃钢壳体与叶片阳模大法兰相对应位置处沿长度方向设置有整米米标。
进一步，所述钢架采用分段制作。
一种风机叶片后缘梁预制成型模具的制作方法，包括玻璃钢壳体制作、钢架制作、玻璃钢壳体与钢架连接、加热系统安装调试和模具起模调整五部分，且玻璃钢壳体制作和钢架制作可以为同时进行；
其中，1)玻璃钢壳体制作的具体过程为：
1.1)结构层制作：
1.11)表面处理：在叶片阳模上确定制作区域，对型面进行表面处理；
1.12)标记制作：在叶片阳模大法兰整米位置采用数字贴纸表面刮涂白色色浆方式制作整米米标；
1.13)结构层铺布灌注：在叶片阳模表面铺放碳纤维毡表面层，然后再铺放结构层，进行第一次真空灌注成型，整米米标随布层真空灌注嵌入至阴模模具表面；
1.2)加热层制作，需配置有：线夹、铜镍加热线、软金属梳板、温控开关及温度传感器：
1.21)加热层区域划分：在灌注完成的结构层上画出加热区域，分为产品区和后缘法兰区，在两大区内分别根据区域面积计算布线量，并将两大区分别划分成若干小区，保证每一小区的电阻值均符合要求；
1.22)加热层区域布线：在加热区的边界线内测沿模具长度方向布置线夹，用热熔胶固定；产品区使用铜镍加热线从后缘侧进线沿模具弦向依次对各区进行布线，单区布满后将线剪断再布置下一区；在后缘法兰区沿模具长度方向布置多条铜镍加热线；所有布线保持间距，布线完成后使用软金属梳板进行梳理；
1.23)加热层铺布灌注：在布置好的加热线上整体满铺加热层，进行第二次真空灌注成型；
1.24)温度传感器和温控开关布置：在单个小加热区内布置合适数量的温度传感器和温控开关，然后将温度传感器和温度开关分别放置并用热熔胶固定；
1.3)保温层制作：加热层灌注并固化完成后依次在表面铺放保温层，然后进行第三次真空灌注成型；
2)钢架的制作，需配置有：立柱和调平紧固装置，具体过程为：
2.1)采用分段焊接制作成型，同时钢架的两侧上分别每隔两米设置一个立柱，两侧的立柱互相对称；
2.2)在钢架上沿其长度方向每隔两米设置一个调平紧固装置，用于后期对钢架进行水平调节并固定；
3)玻璃钢壳体与钢架连接，需配置有：圆管、连接板和型面调节器，具体过程为：
3.1)钢架焊接完成后将其翻转并倒扣在玻璃钢壳体上，调整钢架上部纵梁与玻璃钢壳体之间的距离至设定数值，对接位置误差控制在设定范围内，使用水准仪测量钢架底部高度差，调整高度差在设定范围内；
3.2)在玻璃钢壳体底面的两侧沿其长度方向分别布置多根圆管，圆管的长度保持一致，两侧的圆管互相对称，每一侧上相邻的两个圆管之间预留间隙，每根圆管活动穿套在一个连接板上，将连接板的底部向下延伸，并与立柱焊接固定，连接板与圆管不做焊接；
3.3)由钢架靠近叶根的一端向其中心处延伸设定距离，在该区域内每米的截面位置设置一根斜置的支撑方管，在支撑方管上焊接一个型面调节器，通过型面调节器调节型面；
3.4)使用手糊布层包裹圆管压实至玻璃钢壳体的底面，同时在连接板两侧区域和两个圆管间隙处不做手糊；
4)加热系统安装调试，需配置有：工控电脑，具体过程为：
4.1)布置加热系统，然后对各加热区检查接线，通过工控电脑监控加热系统各部件是否正常，单独对各区域开启加热，观察温度上升情况并对异常情况进行调整；
5)模具起模调整，需配置有：激光跟踪仪，具体过程为：
5.1)模具预固化完成后进行起模摆放及对接，使用激光跟踪仪进行型面检查调整，完成后使用调平紧固装置固定模具；
5.2)补回层制作：按后缘梁位置叶片相应铺层进行铺层补回铺放至模具表面，真空灌注成型后表面打磨精修至粗糙度满足模具要求。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明在叶片生产中，通过提前生产后缘梁，大大降低叶片的整体制作工时，降低叶片灌注难度，有效提高叶片生产效率。
2、本发明的模具通过玻璃钢壳体与钢架之间的连接结构，在后缘梁产品加热固化过程中，能够有效避免产品鼓包问题的出现。
附图说明
图1为本发明的模具的整体结构示意图。
图2为本发明的模具叶根区域横截面图。
图3为本发明的模具纵截面上钢架与玻璃钢壳体的连接示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图3所示，本实施例所述的风机叶片后缘梁预制成型模具，包括玻璃钢壳体1和钢架2；所述玻璃钢壳体1根据叶片阳模后缘梁型面的形状大小通过多次真空灌注制作成型，形成由碳纤维毡表面层、结构布层、加热层和保温层组成的结构，所述碳纤维毡表面层的表面加工有补回层，保证成型后的后缘梁的形状放入叶片后与叶片的型面相适应，且其与叶片阳模大法兰相对应位置处沿长度方向设置有整米米标；所述玻璃钢壳体1底面的两侧沿其长度方向分别均布有多根圆管4，且两侧的圆管4互相对称，每一侧上相邻的两个圆管4之间保持间隙；所述钢架2为分段制作，钢架2整体设于玻璃钢壳体1的下方，其上表面的形状与玻璃钢壳体1的形状相匹配；所述钢架2的两侧沿其长度方向分别均布有多个立柱3，两侧的立柱3互相对称，且一个立柱3对应一个圆管4，每个立柱3与相对应的圆管4之间通过连接板5相连接，该连接板5的一端与立柱3固定连接，其另一端穿套在圆管4上；多个圆管4通过手糊布层9与玻璃钢壳体1连接，且手糊布层9避开圆管4与连接板5安装的位置及相邻圆管4之间的间隙；加热层与加热系统相连接，通过加热系统可以使模具表面加热至90℃以上，并且升温速率＞0.25℃/min，实现自动控温功能，且控温精度不低于±3℃；加热层还可以设置成多个分区，每个分区具备单区控温能力，通过加热层可保证升温稳定后型面温度均匀性，单区温差≤3℃，整体温差≤6℃，相邻加热区平均温度的温差≤3℃；同时加热层具备保护功能，在过载或过热条件下可自动断开；后缘梁产品固化过程中通过玻璃钢壳体1和钢架2之间的连接结构，能够有效避免产品鼓包问题的出现。
另外在所述钢架2靠近叶根端的一侧，沿其长度方向均布有多个斜置的支撑方管6，且每个支撑方管6上安装有型面调节器7，每个型面调节器7的顶部连接有手糊方管8，该手糊方管8通过手糊布层9与玻璃钢壳体1连接，且每个手糊方管8均处于钢架2的横截面上，通过型面调节器7调节玻璃钢壳体1叶根端区域的型面；所述钢架2上安装有调平紧固装置(图中未示出)，当玻璃钢壳体1与钢架2对接完整后对钢架2进行水平调节并固定。
本实施例所述的风机叶片后缘梁预制成型模具的制作方法，包括玻璃钢壳体制作、钢架制作、玻璃钢壳体与钢架连接、加热系统安装调试和模具起模调整五部分，且玻璃钢壳体制作和钢架制作可以为同时进行；
其中，1)玻璃钢壳体制作的具体过程为：
1.1)结构层制作：
1.11)表面处理：在叶片阳模上确定制作区域，对型面进行表面处理；
1.12)标记制作：在叶片阳模大法兰整米位置采用数字贴纸表面刮涂白色色浆方式制作整米米标；
1.13)结构层铺布灌注：在叶片阳模表面铺放碳纤维毡表面层，包括碳纤维表面毡和双轴向玻纤布，然后再铺放多层四轴向布的结构层，进行第一次真空灌注成型，整米米标随布层真空灌注嵌入至阴模模具表面；
1.2)加热层制作，需配置有：布置线夹、铜镍加热线、软金属梳板、温控开关及传感器：
1.21)加热层区域划分：在灌注完成的结构层上画出加热区域，分为产品区和后缘法兰区，在两大区内分别根据区域面积计算布线量，并将两大区分别划分成若干小区，设置每一小区的电阻值均在一定范围内；
1.22)加热层区域布线：在加热区的边界线内测沿模具长度方向布置线夹，用热熔胶固定；产品区使用铜镍加热线从后缘侧进线沿模具弦向依次对各区进行布线，单区布满后将线剪断再布置下一区；在后缘法兰区沿模具长度方向布置多条铜镍加热线；所有布线间距控制在25±2mm，布线完成后使用间距为25mm的软金属梳板进行梳理；
1.23)加热层铺布灌注：在布置好的加热线上整体满铺短切毡和四轴向布，进行第二次真空灌注成型；
1.24)温控开关及传感器布置：单个小加热区需布置两个温度传感器和两个温控开关，将温度传感器和温度开关分别放置并用热熔胶固定；
1.3)保温层制作：加热层灌注并固化完成后依次在表面铺放保温层，包括短切毡、balsa木及四轴向布，然后进行第三次真空灌注成型；
2)钢架的制作，需配置有：立柱和调平紧固装置，具体过程为：
2.1)采用分段焊接制作成型，且钢架两端的长度较玻璃钢壳体各缩短约300mm，钢架宽度方向随壳体型面设计，在每段设置2个起吊点和1个翻转点，并对起吊位置进行加固；
2.2)在钢架的两侧上分别每隔两米设置一个立柱，两侧的立柱互相对称；
2.3)在钢架上沿其长度方向每隔两米设置一个调平紧固装置，用于后期对钢架进行水平调节并固定；
3)玻璃钢壳体与钢架连接，需配置有：圆管、连接板和型面调节器，具体过程为：
3.1)钢架焊接完成后翻转并倒扣在玻璃钢壳体上，调整起始及前后缘至合适位置，钢架上部纵梁与玻璃钢壳体之间预留足够距离，对接位置误差控制在5mm以内，使用水准仪测量钢架底部高度差，调整高度差在±5mm；
3.2)在玻璃钢壳体底面的两侧沿其长度方向分别布置多根圆管，每根圆管的长度均为4m，两侧的圆管互相对称，每一侧上相邻的两个圆管之间预留20mm间隙，每根圆管活动穿套在一个连接板上，将连接板的底部向下延伸，并与立柱焊接固定，连接板与圆管不做焊接；
3.3)由钢架靠近叶根的一端向其中心处延伸设定距离，在该区域内每米的截面位置设置一根斜置的支撑方管，在支撑方管上焊接一个型面调节器，通过型面调节器调节型面；
3.4)使用玻纤布手糊包裹圆管压实至玻璃钢壳体的底面，同时连接板两侧50mm区域和圆管对接缝20mm间隙处不做手糊；
4)加热系统安装调试，需配置有：工控电脑、温控箱、总电源箱、网络柜和波纹管，具体过程为：
4.1)在模具钢架的合适位置依次安装温控箱、总电源箱和网络柜，从叶根到叶尖连续标记温控箱的序号，并在总电源箱内小断路器上写明对应的编号；
4.2)在各加热区出线处将加热线、传感器、温度开关的连接线整理成三组，并套以波纹管保护；
4.2)将加热线、传感器、温度开关、通讯网线和电源线有序走线并连接到相应温控箱内；
4.3)对各加热区检查接线，通过工控电脑监控画面监控通讯、传感器显示是否正常，操作工控电脑上的加热软件单独对各区域开启加热，观察温度上升情况并对异常情况进行调整；
5)模具起模调整，需配置有：激光跟踪仪，具体过程为：
5.1)模具预固化完成后进行起模摆放及对接，使用激光跟踪仪进行型面检查调整，完成后使用调平紧固装置固定模具；
5.2)补回层制作：按后缘梁位置叶片相应铺层进行铺层补回铺放至模具表面，真空灌注成型后表面打磨精修至粗糙度满足模具要求。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
1.一种风机叶片后缘梁预制成型模具，其特征在于：包括玻璃钢壳体和钢架；所述玻璃钢壳体根据叶片阳模后缘梁型面的形状大小通过多次真空灌注制作成型，形成由碳纤维毡表面层、结构布层、加热层和保温层组成的结构，所述碳纤维毡表面层的表面加工有补回层，保证成型后的后缘梁的形状放入叶片后与叶片的型面相适应；所述玻璃钢壳体底面的两侧沿其长度方向分别均布有多根圆管，且两侧的圆管互相对称，每一侧上相邻的两个圆管之间保持间隙；所述钢架设于玻璃钢壳体的下方，其上表面的形状与玻璃钢壳体的形状相匹配；所述钢架的两侧沿其长度方向分别均布有多个立柱，两侧的立柱互相对称，且一个立柱对应一个圆管，每个立柱与相对应的圆管之间通过连接板相连接，该连接板的一端与立柱固定连接，其另一端穿套在圆管上；多个圆管通过手糊布层与玻璃钢壳体连接，且手糊布层避开圆管与连接板安装的位置及相邻圆管之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的风机叶片后缘梁预制成型模具，其特征在于：所述钢架靠近叶根端的一侧，沿其长度方向均布有多个斜置的支撑方管，且每个支撑方管上安装有型面调节器，每个型面调节器的顶部连接有手糊方管，该手糊方管通过手糊布层与玻璃钢壳体连接，且每个手糊方管均处于钢架的横截面上，通过型面调节器调节玻璃钢壳体叶根端区域的型面。
3.根据权利要求1所述的风机叶片后缘梁预制成型模具，其特征在于：所述钢架上安装有调平紧固装置，用于对钢架进行水平调节并固定。
4.根据权利要求1所述的风机叶片后缘梁预制成型模具，其特征在于：所述玻璃钢壳体与叶片阳模大法兰相对应位置处沿长度方向设置有整米米标。
5.根据权利要求1所述的风机叶片后缘梁预制成型模具，其特征在于：所述钢架采用分段制作。
6.根据权利要求1至5任一项所述的风机叶片后缘梁预制成型模具的制作方法，其特征在于，包括玻璃钢壳体制作、钢架制作、玻璃钢壳体与钢架连接、加热系统安装调试和模具起模调整五部分，且玻璃钢壳体制作和钢架制作可以为同时进行；
其中，1)玻璃钢壳体制作的具体过程为：
1.1)结构层制作：
1.11)表面处理：在叶片阳模上确定制作区域，对型面进行表面处理；
1.12)标记制作：在叶片阳模大法兰整米位置采用数字贴纸表面刮涂白色色浆方式制作整米米标；
1.13)结构层铺布灌注：在叶片阳模表面铺放碳纤维毡表面层，然后再铺放结构层，进行第一次真空灌注成型，整米米标随布层真空灌注嵌入至阴模模具表面；
1.2)加热层制作，需配置有：线夹、铜镍加热线、软金属梳板、温控开关及温度传感器：
1.21)加热层区域划分：在灌注完成的结构层上画出加热区域，分为产品区和后缘法兰区，在两大区内分别根据区域面积计算布线量，并将两大区分别划分成若干小区，保证每一小区的电阻值均符合要求；
1.22)加热层区域布线：在加热区的边界线内测沿模具长度方向布置线夹，用热熔胶固定；产品区使用铜镍加热线从后缘侧进线沿模具弦向依次对各区进行布线，单区布满后将线剪断再布置下一区；在后缘法兰区沿模具长度方向布置多条铜镍加热线；所有布线保持间距，布线完成后使用软金属梳板进行梳理；
1.23)加热层铺布灌注：在布置好的加热线上整体满铺加热层，进行第二次真空灌注成型；
1.24)温度传感器和温控开关布置：在单个小加热区内布置合适数量的温度传感器和温控开关，然后将温度传感器和温度开关分别放置并用热熔胶固定；
1.3)保温层制作：加热层灌注并固化完成后依次在表面铺放保温层，然后进行第三次真空灌注成型；
2)钢架的制作，需配置有：立柱和调平紧固装置，具体过程为：
2.1)采用分段焊接制作成型，同时钢架的两侧上分别每隔两米设置一个立柱，两侧的立柱互相对称；
2.2)在钢架上沿其长度方向每隔两米设置一个调平紧固装置，用于后期对钢架进行水平调节并固定；
3)玻璃钢壳体与钢架连接，需配置有：圆管、连接板和型面调节器，具体过程为：
3.1)钢架焊接完成后将其翻转并倒扣在玻璃钢壳体上，调整钢架上部纵梁与玻璃钢壳体之间的距离至设定数值，对接位置误差控制在设定范围内，使用水准仪测量钢架底部高度差，调整高度差在设定范围内；
3.2)在玻璃钢壳体底面的两侧沿其长度方向分别布置多根圆管，圆管的长度保持一致，两侧的圆管互相对称，每一侧上相邻的两个圆管之间预留间隙，每根圆管活动穿套在一个连接板上，将连接板的底部向下延伸，并与立柱焊接固定，连接板与圆管不做焊接；
3.3)由钢架靠近叶根的一端向其中心处延伸设定距离，在该区域内每米的截面位置设置一根斜置的支撑方管，在支撑方管上焊接一个型面调节器，通过型面调节器调节型面；
3.4)使用手糊布层包裹圆管压实至玻璃钢壳体的底面，同时在连接板两侧区域和两个圆管间隙处不做手糊；
4)加热系统安装调试，需配置有：工控电脑，具体过程为：
4.1)布置加热系统，然后对各加热区检查接线，通过工控电脑监控加热系统各部件是否正常，单独对各区域开启加热，观察温度上升情况并对异常情况进行调整；
5)模具起模调整，需配置有：激光跟踪仪，具体过程为：
5.1)模具预固化完成后进行起模摆放及对接，使用激光跟踪仪进行型面检查调整，完成后使用调平紧固装置固定模具；
5.2)补回层制作：按后缘梁位置叶片相应铺层进行铺层补回铺放至模具表面，真空灌注成型后表面打磨精修至粗糙度满足模具要求。
技术总结