風(fēng)電葉片制造業(yè)自動化生產(chǎn)模式的實(shí)現(xiàn)途徑

易 華，金 點(diǎn)

(東方電氣天津葉片工程有限公司 天津 300480)

0 引 言

目前，風(fēng)電葉片的制造仍然需要大量勞動力才能完成，屬于勞動密集型行業(yè)，且人工作業(yè)貫穿于制作過程的主要加工環(huán)節(jié)，故就風(fēng)電葉片制造行業(yè)目前的發(fā)展而言，人工成本及人工規(guī)范化操作成為制約風(fēng)電葉片批量化及精細(xì)化生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，國家對相關(guān)制造行業(yè)提出了新的要求。為了促進(jìn)風(fēng)電葉片制造行業(yè)高速且高質(zhì)量發(fā)展，必須在保證生產(chǎn)質(zhì)量的前提下降低生產(chǎn)加工過程中的投入成本。因此，風(fēng)電葉片制造過程中部分采用機(jī)械自動化裝備成為最佳的發(fā)展方向。

1 風(fēng)電葉片的制造過程

風(fēng)電葉片的制造包含了復(fù)雜的工藝過程，需要諸多工序的配合才能最終完成。就制造過程總體而言，其主要工序包括模鑄成型和修型涂裝[1]。在制造過程中依托許多相關(guān)設(shè)備，包括模具、叉車、加熱器、真空泵、翻轉(zhuǎn)鎖模、樹脂混膠機(jī)和噴涂機(jī)等，但在風(fēng)電葉片制造過程中鮮有自動化的機(jī)械設(shè)備參與，目前僅有部分制造商在葉片某些單一部件上嘗試了初步半自動化并取得一定成效，如半自動鋪布小車、半自動一體式打膠機(jī)等。

當(dāng)前只有部分制造行業(yè)實(shí)行了自動化生產(chǎn)的模式，比如，汽車制造行業(yè)和飛行器制造行業(yè)中就運(yùn)用了大量相關(guān)自動化設(shè)備。在風(fēng)電葉片生產(chǎn)中可以借鑒其成熟的技術(shù)，并將其與葉片生產(chǎn)的特點(diǎn)相結(jié)合，對其進(jìn)行深度開發(fā)，將葉片涂裝、自動層鋪、自動灌注和自動倒運(yùn)流轉(zhuǎn)等工藝過程融合，以此探索風(fēng)電葉片的自動化生產(chǎn)。

為實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，葉片生產(chǎn)線需要大量先進(jìn)的硬件設(shè)備作為基礎(chǔ)保障，在此基礎(chǔ)上融入信息化系統(tǒng)，從而真正實(shí)現(xiàn)葉片生產(chǎn)流水線的機(jī)械化和自動化，對于相關(guān)硬件的調(diào)配管理應(yīng)貫穿整個生產(chǎn)線及生產(chǎn)過程。因此，實(shí)現(xiàn)自動化管理首先需要網(wǎng)絡(luò)信息化建設(shè)，通過網(wǎng)絡(luò)信息化建設(shè)實(shí)現(xiàn)對工廠軟硬件信息的收集分析，并能夠有效監(jiān)控和指導(dǎo)生產(chǎn)的所有環(huán)節(jié)，以此來提高生產(chǎn)效率，并保證生產(chǎn)質(zhì)量。

2 葉片生產(chǎn)自動流轉(zhuǎn)倒運(yùn)

風(fēng)電葉片的高效率生產(chǎn)需要完善合理的生產(chǎn)線配置，在對其生產(chǎn)線進(jìn)行布局時，可以將其設(shè)置成T型生產(chǎn)線，在生產(chǎn)的過程中首先制作葉片大梁和腹板，將大梁和腹板作為殼體的部件[2]。同時，殼體的生產(chǎn)過程同樣需要合理的生產(chǎn)線布局，殼體生產(chǎn)一般都是從成型到型修涂裝的過程，根據(jù)這一特點(diǎn)，可以將其設(shè)置成流水線布局。

葉片的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)要求加工過程中需要完成多次半成品流轉(zhuǎn)倒運(yùn)。風(fēng)電葉片的特點(diǎn)是尺寸較長，徑向與弦向比例懸殊，且葉片外形不規(guī)則，隨著新材料、新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，葉片的尺寸不斷突破極限，在生產(chǎn)的過程中受到其尺寸和外形的影響，使生產(chǎn)投入成本顯著增加。然而實(shí)現(xiàn)自動化之后可以采用自動流轉(zhuǎn)倒運(yùn)方式完成葉片和部件輸送，減少外部設(shè)備投入，并提升現(xiàn)有設(shè)備的使用效率。

2.1 工位和模具端裝備作業(yè)運(yùn)行軌道系統(tǒng)

在葉片成型車間中，需要配套相應(yīng)的模具，同時為了提高生產(chǎn)效益，需要對其設(shè)置可自動化運(yùn)行的軌道[3]。為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，要在自動化軌道中加入葉片生產(chǎn)所需要的全部工序內(nèi)容及相關(guān)設(shè)備，其中包括自動膠衣涂刷、自動鋪布、自動灌注合模等裝備，從而完成葉片生產(chǎn)過程中的相關(guān)作業(yè)內(nèi)容。葉片型修作為葉片生產(chǎn)中不可缺少的工序，也應(yīng)該實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。在葉片的型修階段，可以在葉片兩側(cè)設(shè)置工業(yè)機(jī)器人型修作業(yè)的軌道，該機(jī)器人應(yīng)該具備葉片切邊、打磨、噴漆的功能，通過信息化控制，實(shí)現(xiàn)葉片型修的自動化。

2.2 產(chǎn)品和部件流轉(zhuǎn)的自動倒運(yùn)系統(tǒng)

想要實(shí)現(xiàn)葉片生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，必須對其每個工序的內(nèi)容進(jìn)行自動化的設(shè)置，使其實(shí)現(xiàn)全面自動化生產(chǎn)[4]。由于在大梁、腹板到殼體再到型修的過程中存在不同的工位，每個工位又存在不同的葉片姿態(tài)，這些工位間最主要的自動化設(shè)備就是自動倒轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其可以實(shí)現(xiàn)大多數(shù)腹板到葉片流轉(zhuǎn)及翻身作業(yè)的自動化運(yùn)行，在對該自動化系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置時需嚴(yán)格控制自工序作業(yè)順序，并保證其能自動將部件或半成品進(jìn)行正確傳送，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品和部件的自動流轉(zhuǎn)。

2.3 原材料自動配送系統(tǒng)

在葉片生產(chǎn)加工過程中，想要實(shí)現(xiàn)葉片生產(chǎn)的全自動化，必須考慮原材料的輸送。因此，需要在材料儲備倉庫和生產(chǎn)線及工位之間設(shè)置自動配送系統(tǒng)，并以軌道的形式將其連接，在對該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置時，應(yīng)按照葉片制作工藝規(guī)程將不同工序所需要的材料按序提前設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)物流的自動配送。

3 殼體成型自動化生產(chǎn)線

3.1 脫衣噴涂和鋪布自動化

在葉片制造過程中，噴涂和鋪布是重要的生產(chǎn)內(nèi)容，這兩種工序的自動化相對來說較為方便，可集成于一臺設(shè)備上完成，只需對其進(jìn)行合理的信息化設(shè)置和定位傳感系統(tǒng)設(shè)置，就能實(shí)現(xiàn)噴涂和鋪布作業(yè)的自動化。

在對葉片進(jìn)行鋪設(shè)加工時，需要完成玻纖布鋪放、芯材鋪放和輔材鋪放，同時，想要實(shí)現(xiàn)玻纖的自動鋪設(shè)需要做到玻纖布尺寸及定位符合作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且還要對自動鋪裝設(shè)備錄入精確的操作數(shù)據(jù)，使其能夠通過定位傳感器為鋪設(shè)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，從而實(shí)現(xiàn)葉片鋪設(shè)工藝的自動化。另外，還有一種鋪設(shè)方式，該方式在玻纖布鋪設(shè)過程中對玻纖布進(jìn)行裁切，裁切后的玻纖布與葉片的結(jié)構(gòu)隨型，然后再對鋪布機(jī)進(jìn)行設(shè)置，使其能夠自動捕獲鋪設(shè)位置，從而實(shí)現(xiàn)鋪設(shè)自動化的完整性。

3.2 在線灌注與在線涂膠

在葉片生產(chǎn)制造的整個過程中，葉片成型的導(dǎo)注階段是重要的工藝之一，想要實(shí)現(xiàn)其自動化導(dǎo)注，需要完成葉片的自動上料、自動脫泡、控溫和混配等作業(yè)，同時還需要在線灌注機(jī)和樹脂輸送管等設(shè)備協(xié)同完成。

在導(dǎo)注工藝進(jìn)行過程中，使用自動流轉(zhuǎn)系統(tǒng)將灌注機(jī)倒轉(zhuǎn)至等待灌注的模具，同時設(shè)置好灌注機(jī)樹膠輸出軟管和模具輸送管的連接系統(tǒng)，保證在灌注機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時能夠快速實(shí)現(xiàn)兩者的連接[5]。想要實(shí)現(xiàn)兩管的連接，并成功實(shí)現(xiàn)灌注，必須加入自動化裝置，尤其是管路之間的自動化連接和檢測，可以在兩者之間設(shè)置帶有傳感器的電磁閥門，同時要求傳感器在樹膠傳送過程中，能夠?qū)渲瑝毫土鲃铀俣扔行Ц兄?，并將所感知的?shù)據(jù)實(shí)時反饋到灌注機(jī)，在達(dá)到預(yù)設(shè)的灌注量或樹脂壓力值/流速之后，電磁閥門將自動關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)自動灌注。

4 結(jié) 語

通過以上描述可以看出，風(fēng)電葉片的制造包含許多復(fù)雜的工藝過程，人工作業(yè)存在多種質(zhì)量不確定性，且人工作業(yè)的成本投入過高。能夠提高葉片制作的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)葉片生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，是當(dāng)前葉片制造行業(yè)值得研究與探討的問題。本文基于葉片生產(chǎn)工藝過程，提出了自動化的解決辦法，旨在促進(jìn)風(fēng)電葉片制造行業(yè)的健康發(fā)展。■