一种 5MW 及以上大型风电部件的铸件模具 【技术领域】
本发明涉及球铁风电部件的铸件模具的设计制造工艺， 尤其适用于 5MW 及以上大 型风电轮毂、 底座等铸件模具的实现。背景技术
风能是一种永不枯竭的清洁能源， 在石油、 煤炭等矿藏能源日渐减少， 环境气候越 来越恶劣的情形下， 世界各国都在大力推进风力发电场的建设速度。根据我国″可再生能 源’ 十一五’ 发展纲要″提出的具体规划， 到 2010 年我国的风电装机容量将达到 1000 万千 瓦， 年发电量为 210 亿千瓦时。风力发电机组离不开关键零件 --- 低温、 高韧、 大型球铁件， 据测算， 每 1MW 风力发电机组， 就需要 20 吨左右的高性能球铁件， 因此风力发电铸件的需求 量也正在与日俱增。
近年来随着海上风电的兴起， 对于大容量风机的需求越来越迫切， 轮毂、 底座铸件 是风力发电机组的关键零部件， 对于 5MW 及以上级轮毂、 底座， 外形尺寸十分庞大， 一般达 到 5 ～ 7 米左右， 且结构复杂， 如何保证其尺寸精度， 并非易事， 其中的重要一点就是要有尺 寸精度高结构可靠的模具作保证。
目前对于该类大模具常规的制作方法主要有两种， 一是手工方式制模， 该方法对 于复杂曲面形状， 制作精度很差， 无法保证铸件的尺寸精度要求， 另一种方法是采用数控方 法进行模具外形加工， 但由于受到现有常规数控机床台机尺寸的限制， 目前一般仅在 2.5MW 以下的模具上有应用， 另外在模具结构上一般采用的是模具装配完成后再采用配焊钢结构 进行加强， 该方法难以保证焊接后钢结构与模具本体很好地贴合， 从而可能导致造型时产 生模具变形影响铸件尺寸精度。 发明内容
本发明目的是 ： 提出一种适用于 5MW 及以上大型风电轮毂、 底座等铸件模具， 通过 寻找一种模具结构方案及制作工艺以满足模具的结构上可靠性及模具形状的高精度， 从而 满足铸件的质量要求。
本发明的技术方案是 ： 5MW 以上大型风电部件的铸件模具， 其特征是将模具分成 N 层， N 取 2-7， 层高根据工作母机加工的最大高度尺寸确定 ； 将每一层模具分成 M 块型块， M 取 2-8， 相连两层间的分块平面是相异的平面 ； M 块型块由用于增强模具整体刚性的内部的 钢结构框架及被加工形成铸件形状外部压制木板构成， 压制木板厚度 50 ～ 300mm， 压制木 板以板间胶接的方式进行板间粘接， 内部的钢结构以螺栓或焊接方式固定 ； 每层的型块与 型块的内部钢结构框架之间采用螺栓或焊接方式进行左右拼接 ； 模具的层与层内部钢结构 框架之间采用采用螺栓或焊接方式进行上下拼接， 外部压制木板进行胶接。每一型块均采 用工作母机对外部压制木板形状即模具成型的部分进行加工， 形成模具外形。
本发明的有益效果是 ： 实现了 5MW 及以上大型风电部件模具的数控化生产， 同时 又获得了较高的模具整体刚性， 有效地保证了模具的尺寸精度， 降低了模具在使用过程中的变形风险， 从而为获得高质量铸件提供了重要保证。 附图说明
图 1 是本发明 5MW 风电底座的凸模结构示意图。 图 2 是图 1 的底视结构示意图。具体实施方式
5MW 及以上大型风电部件的铸件模具， 将模具分成 N 层 ( 定义为 A、 B、 C... 层， 图 1 中为五层 )， 层高根据工作母机 ( 如数控机床 ) 能加工的最大高度尺寸定 ； A1、 A2 构成 A 层， 下同 ( 图 1)。以木板形成外壳 ( 即模具成型部分 )， 模具分成若干层若干型块， 木质部 分形状通过数控加工成形， 最后通过特定结构形式装配构成整套模具。
根据工作母机 ( 如数控机床 ) 的台面尺寸情况将每层分成 M( 如 M ＝ 2) 块型块 (A1、 A2... 块 )( 一般情况选用较大型的机床， 两块即可 )( 见图 1)， 相连两层间的分块平面 是相异的平面， 即分块线成十字交叉分布， 即相连上下两层之间分块型块成十字交叉形式 装配， 如图 1 中 A 层与 B 层的分块线不在一条直线上。 M 块型块 (A1、 A2、 B1、 B2、 C1、 C2、 D1、 D2 至 E1、 E2) 由用于增强模具整体刚性的内 部的钢结构框架及用于形成铸件形状外部压制木板形成， 压制木板 1 一般厚度 50 ～ 300mm， 采用木胶进行板间粘接及螺栓方式与内部钢结构 2 固定 ； ( 见图 2)。
每一型块 (A1、 A2、 B1、 B2... 至 E1、 E2) 均采用数控机床对外部木板形状部分进行 加工， 形成模具外形 ；
每层的块与块之间 ( 如 A1、 A2.. 至 E1、 E2) 采用螺栓 3 及焊接方式进行左右拼接 ； 相连上下两层之间分块型块成十字交叉形式装配 ( 见图 1) ； 层与层之间 (A、 B、 C...) 之间 采用采用螺栓及焊接方式进行上下拼接。