金属粘接角工装的制作方法

本发明涉及风电叶片制造领域，尤指一种金属粘接角工装。

背景技术

目前风电叶片中，环氧树脂叶片中粘接角工装的制作工艺方法为如下两种：1、cnc加工阳模灌注成型；2、与蒙皮一体真空灌注；也就是说均采用玻璃钢粘接角工装。

其中，方法1的步骤如下(以玻璃钢粘接角工装tg≈85℃为例)：

1粘接角铺层；2粘接角一体灌注；3ss面粘接角工装灌注成型；4ps面粘接角工装灌注成型；5粘接角工装粘接、补强；6粘接角工装固化、脱模。

上述玻璃钢粘接角工装存在有如下问题：

1)粘接角工装随叶片生产不断受热、受压，固化过程中的最高温度接近甚至超过粘接角工装的tg，玻璃钢粘接角工装易变形、寿命短。

2)玻璃钢粘接角工装变形带来了尺寸的不稳定，形成了胶层厚度不均匀、易出现抗模、胶层过厚甚至出现局部空胶等缺陷。

有鉴于此，目前本领域对于高质量粘接角工装的需求强烈。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明主要目的在于提供一种金属粘接角以代替现有玻璃钢粘接角，从而从本质上避免玻璃钢由于高温产生的变形和氧化对粘接角的影响。其次目的在于提供一种能在保证负压环境强度需求的条件下，最大限度的减轻整体的重量，以增加员工对工装的可操作性的粘接角工装。其再一目地在于提供一种质量稳定可靠，寿命比较长的，制作工艺成熟简便精度高的粘接角工装，并能相对减少成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种金属粘接角工装,其包含数个金属粘接角装模块，

所述金属粘接角装模块为中空的腔体结构，该金属粘接角工装模块包含与主模具前缘棱台翻边贴合的接触面一，用于定位粘接角仰角角度；与棱台贴合的接触面二，用以定位粘接角弦向位置；及与ps面前缘内腔相应位置随型的表面三，另外还包含有两侧的端面。

其中较佳的，在接触面一及表面三的与接触面二相连的另一端之间设置有一个封闭面以增强整体强度。

其中较佳的，所述空腔结构内增设有数个填充板材支撑：即在所述金属工装模块内加入有数个衬板，数个衬板于金属粘接角工装内部呈间隔设置，形面同金属工装两侧端面。

其中较佳的，与主模具及前缘接触面整体采用一次折弯成型，以避免焊接缺陷对粘接角的制作影响。

其中较佳的，该金属粘接角工装为采用压模工艺制作。

其中较佳的，该金属粘接角工装模块是金属的腔体结构是采用cam和cad设计的，从而能大大减少实际的工作量。。

其中较佳的，每个金属粘接角工装模块长度设为小于等于1米，以便达到重量较轻，能单人操作，使用便捷，提高工作效率的目的。

其中较佳的，该金属工装采用碳素钢或者1.35mm厚度q195板材制作。填充板材支撑，一块总重5.5kg/m。

其中较佳的，该金属粘接角装模块安装时是采用定位销代替玻璃钢定位块，其中定位孔是打在模具的翻边上，并在打孔位置放有定位销套圈，当金属工装摆放完成后，所述定位销插入孔内。

借助上述技术方案，本发明的主要有益效果在于：

1.通过金属材质代替玻璃钢材质，从本质上避免了玻璃钢由于高温产生的变形和氧化对粘接角的影响。

2.金属粘接角通过结构和力学的仿真分析，在保证负压环境强度需求的条件下，最大限度的减轻了整体的重量，增加员工对工装的可操作性。

3.为避免粘接角常见的台阶质量问题，金属粘接角工装增加了定位销装置，增强了粘接角的可靠性和质量。

4.金属粘接角工装相比较玻璃钢粘接角工装质量稳定可靠的前提下，寿命比玻璃钢延长了，相对减少了成本。

5.金属工装可采用1.35mm厚度q195板材，增加了填充板材支撑，本发明的金属粘接角工装一块总重5.5kg/m，比现有的玻璃钢工装材质重量较优。

6.该金属粘接角工装可采用调角折弯、轻模冲压机焊接工艺，以保证与叶片的随行度。

附图说明

图1为本发明一具体实施例的金属粘接角工装内侧立体示意图。

图2为本发明一具体实施例的金属粘接角工装外侧立体示意图。

图3现有技术的玻璃钢粘接角工装、定位块、模具装配示意图。

图4本发明的金属粘接角工装、定位销、定位孔套、模具装配示意图。

图5现有技术及本发明的粘接角工装装配后对比图。

图6为定位销及其套环示意图。

图7粘接角实验位置示意图。

图8a-图8f橡皮泥各位置数据对比图。

图9a-图9f图8的数据统计情况形成cpk情况图。

图10为si56.8-hd-c-16-035至si56.8-hd-c-17-055缺陷统计图表。

主要附图标记说明：

1接触面一2接触面二；

3表面三4端面；

5玻璃钢粘接角工装6粘接定位块；

7叶片模具8金属粘接角工装；

9定位销10定位孔套。

具体实施方式

鉴于现有玻璃钢粘接角工装存在的问题，本发明对材质做了重新选择，考虑到加工方便且强度高，以金属替代成为一个重要方向，经多次实验及分析本发明的具体实施例采用了塑性和韧性好、可热处理强化、压力加工和机械加工性能好，价格低廉的碳素钢。

由于采用的金属材料易于加工，强度高，因而发明人对现有粘接角工装结构做了改进，将原来的一体成型的玻璃钢粘接角工装改进为分段成型。

在本具体实施例中，是以si56.8型号为例，通过收集玻璃钢数据，形成3d模型，并对该3d模型分析可得：粘接角工装预最大预弯达1233.5mm，每米曲率半径变化≤52mm，因此，在本具体实施例中选择了压模工艺，其工艺简单，且可满足需求；

如图1本发明一具体实施例的金属粘接角工装内侧立体示意图、图2本发明一具体实施例的金属粘接角工装外侧立体示意图所示，本发明的金属粘接角工装包含数个金属粘接角工装模块，与现有玻璃钢粘接角工装的薄板式结构，本发明采用了中空的腔体结构，在相同抗压强度下，该腔体结构的稳定性远优于薄板钢骨结构，此结构在不降低结构强度的前提下大大降低了工装的重量，利于作业人员的操作。

如图1及2所示，该金属粘接角工装模块包含与主模具前缘棱台翻边贴合的接触面一1，用于定位粘接角仰角角度；与棱台贴合的接触面二2，用以定位粘接角弦向位置；及与ps面前缘内腔相应位置随型的表面三3，另外包含有两侧的端面4。可以选择的是接触面一1及表面三3与接触面二2相连的另一端可设置一个封闭面以增强整体强度。

在本具体实施例中，与主模具及前缘接触面(接触面一1、接触面二及表面三3)整体采用一次折弯成型，以避免焊接缺陷对粘接角的制作影响。

由于该金属粘接角工装模块是金属的腔体结构，可以应用cam和cad设计，从而能大大减少实际的工作量。

于本具体实施例中，每个金属粘接角工装模块为设为1米一段，以便达到重量较轻，可单人操作，使用便捷，提高工作效率的目的。

为了进一步增加强度，减轻重量，本发明的该具体实施例进一步在空腔内增设了数个填充板材支撑：即在金属工装内加入衬板，数个衬板可于金属粘接角工装内部呈间隔设置，形面同金属工装两侧端面4，该衬板的作用就是一种加强筋，于本实施例中式每间隔10cm做一个，焊接在工装内型腔中。

在本具体实施例中，该金属工装采用1.35mm厚度q195板材，填充板材支撑，一块总重5.5kg/m。

同时，参见图3-图5，本发明对粘接角工装的固定方式做了进一步改进，在传统工艺中，玻璃钢粘接角工装固定是采用数个玻璃钢定位块，本具体实施例中是定位销代替原先的玻璃钢定位块，位置相同。其中定位孔打在模具的翻边上，并在打孔位置放入定位销套圈。该定位销套圈可增加结构强度，在金属粘接角工装摆放完成后，将定位销插入定位孔及定位销套圈内。使定位销穿过金属粘接角工装底部插入定位销套圈孔内，以使金属粘接角工装精确定位，所述定位销及其套圈结构如图6所示，较佳的该套圈结构上表面由外圈向内圈构成一个倾斜面以作为定位销的安装导斜面。

该定位销的使用，减少了由于人为定位不准造成的产品缺陷，有效控制了叶片的质量。

使用时，由数个单块金属粘接角工装拼接成一个整体。

为验证本发明的效果，发明人做了试合模数据对比：

质量数据分析(56.8c)：对金属粘接角工装使用前后前缘粘接角橡皮泥数据进行对比。c028、c029、c030这3支叶片是使用玻璃钢粘接角工装；c044、c045、c046这3支叶片是使用金属粘接角工装。用这2组叶片进行数据对比，对比分3部分，分别是橡皮泥合模缝位置数据对比，橡皮泥中间位置数据对比，橡皮泥末端位置数据对比，3个点位置示意如图7所示。

橡皮泥各位置数据对比，见图8a-图8f。

根据以上数据统计情况形成cpk情况如图9所示。

通过数据的对比可以得出以下结论：

1)使用金属粘接角工装后，前缘粘接角各点数据稳定在要求范围内，且较之之前数据变化区间更小；

2)使用金属粘接角工装后，数据重合度较高，经过spc分析表明，稳定性较好；

3)金属粘接角工装的抗压及热稳定性能满足使用要求；

4)ncr数据对比后粘接角缺陷数量统计:

从si56.8-hd-c-17-035叶片开始使用金属粘接角，参见图10，为si56.8-hd-c-16-035至si56.8-hd-c-17-055缺陷统计(使用玻璃钢粘接角工装叶片与使用金属粘接角工装叶片均为21支)。

根据上述统计结果分析数据对比结论如下：

1)抗胶缺陷有所降低，降低率为0.06％：金属粘接角工装抗胶现象基本无降低，在抗胶位置胶量少；

2)缺胶缺陷有所降低，降低率为83.3％：结合第1点，可看出金属粘接角工装抗胶并无降低但是缺胶降低率很高，证明金属粘接角工装比玻璃钢粘接角工装橡皮胶层厚度要好，抗压和热稳定性好；

3)褶皱缺陷有所降低，降低率为55.5％：金属粘接角工装比玻璃钢粘接角工装的模具匹配度较好，曲面位置过度光滑；

其他缺陷降低，降低率为100％，金属粘接角工装在此方面优于玻璃钢粘接角工装。

下表为济性评估对比：

结论：从上表可知，与玻璃钢粘接角对比成本投入低，投入产出比：1:5，即投入25.2万元费用，以后每年预计公司可收入120万元的效益。金属粘接角工装远比玻璃钢粘接角工装更具有成本优势，金属工装使用1年，就比玻璃钢工装具有成本优势。

并且使用金属粘接角工装后，前缘粘接角各点数据稳定在要求范围内，且较之之前数据变化区间更小；数据重合度较高，经过spc分析表明，稳定性较好；金属粘接角工装的抗压及热稳定性能满足使用要求；

ncr数据对比后粘接角缺陷数量明显下降。

综上，在材料科学迅速发展的今天，本发明的金属粘接角工装顺应了时代的潮流，充分利用了材料的特性，并且应用了cam和cad设计，大大减少实际的工作量，缩短了制作试验周期。金属粘接角的结果采用了腔体式结构，在保证强度是前提下，摆脱了“傻大笨粗”的时代，使工装更加轻巧化、便捷化，在本项目完成了金属粘接角代替玻璃钢粘接角的目的，具体总结如下：

1)由于金属粘接角工装为1米一段，重量较轻，可单人操作，使用便捷，提高了工作效率。

2)由于定位销的使用，减少了由于人为定位不准造成的产品缺陷，有效控制了叶片的质量

3)金属粘接角较厚比较均匀，满足工艺要求。

4)现场的抗胶缺胶现象得到有效控制。