自动裁布工艺在风电叶片行业的应用与研究

康楠 （天津东汽风电叶片工程有限公司 天津300456）

自动裁布工艺在风电叶片行业的应用与研究

康楠 （天津东汽风电叶片工程有限公司 天津300456）

对自动裁布工艺在实际投用过程中遇到的布匹缩短问题进行解析，提出了相应的解决办法（按一定比例缩放版图），并结合风电叶片设计要求对整改结果进行验证，掌握了对于不同厂家、不同类型织物的调试规律，并给出了该工艺在推行中排版、采购等方面的建议，对于企业降本增效具有较高的使用价值。

材料加工工程 自动裁剪 变形 排版

0 引言

随着风力发电行业的发展，市场竞争日趋激烈，如何更合理地降本增效已日益成为各风电行业厂家追求的目标。其中，提高布匹的整体利用率及减少玻璃纤维织物的现场二次裁剪量作为重要的指标得到了各企业的重视，并通过采取各种方法取得了明显的成效。自动裁布工艺以其高效、精确等优点已逐步得到了推广与应用。

1 自动裁剪机工作原理

自动裁布工艺主要通过自动裁剪机床来实现。之前，该类机床主要应用于服装行业，近期才逐步被应用到风电叶片领域。

自动裁剪机床工作原理主要是按照工艺要求将裁片按1∶1在AutoCAD中进行绘制，同时在定长定宽的卷轴上对样片进行排列组合。在排版的过程中，需注意的是样片的配套性，否则会造成不必要的浪费（布匹的损耗、刀具的磨损）。因此，不可片面的追求布匹利用率；同时，应根据产品设计及偏差要求，对排版图中的样片尺寸进行调整，以实现布匹利用的最大化。

需要指出的是，为了更好地吻合叶片在空中运行的姿态、利于载荷传导，对于纱线方向进行了严格要求，即要与叶片轴线方向成一定的角度。这也就决定了一些排版图中间隙得不到很好利用，只能作废或用于隔板等小件的制作。

2 试验过程

2.1 玻璃纤维布裁剪中遇到的问题描述

在玻璃纤维布裁剪过程中出现的主要问题如下：

①纤维布存在较大轴向负偏差，且情况较为普遍，现场通过布匹搭接进行缺陷弥补；

②裁剪量主要集中于模具法兰边（局部），为设计的搭接余量较大所致，说明样片在裁减后宽度变化较小；

③因工序安排不合理，存在较严重的毛边、数量缺失、标识混乱等情况。

其中，②③项问题可通过优化版图、规范操作予以解决；鉴于纤维织物多次搭接会造成叶片疲劳、强度减小，进而影响产品寿命，需及时专项解决。

2.2 版图比例缩放试验

通过现场观察及尺寸测量，发现布匹尺寸不足主要由两向布变形所致，且产品变形主要产生于裁剪过程及布匹静置两道工序。根据如上判断，调整了相应设备参数：将裁割程序在长度方向上进行1.5%的拉伸。试验中，测量了裁剪过程以及静置一天后同一个样片的尺寸情况，数据见表1：

表1 放大裁切比例后尺寸情况

由上表可以看出，通过放大裁割比例（长度方向），布匹最终长度可以满足生产需要。各样片产生的变形量间的差异为布匹编织线张力不一所致。

为观察裁剪后纱线方向的改变情况，使用等腰直角三角形的纸质样板对裁剪后的布匹进行了校验，如图1所示。

可看出机裁工艺对于纱线的编织方向影响不大，满足设计要求。

2.3 工艺改进效果

通过以上工艺改进，根据自动裁剪机床的工作原理，参照风电叶片设计文件要求，对某型号风电叶片所用纤维织物进行了初次排版：共计416个样片，35个排版图，布匹整体利用率约96.45%。试验现场裁剪的废布平均重量为71.5 kg，较之前手工裁剪（300余kg）有较大进步。

3 结论和建议

通过工艺试验及排版图的调整，已基本掌握自动裁剪工艺在风电叶片制造行业的应用方法，并可向其他类型的风电叶片产品推广使用。

①对于双轴玻璃纤维织物（偏经、偏纬），编制裁剪程序时在轴线方向进行1.5%的放大量，对于在经向存在纱线的织物可不做特殊修正，既可有效解决布匹在裁剪及存储过程中造成的尺寸变化情况，且能最大限度的提高布匹利用率及现场使用效率。

②对于不同玻璃纤维编织厂家的产品，因编织布匹时捆绑纱的张力设置不同，导致织物变形量会存在些许偏差，经探索，缩放量在1.5%±0.2%范围内波动，同时，变形量也跟纱线本身的材质有关，需进行数据积累及材料对标。

③鉴于风电叶片设计公司对结构理念认识不同，对于布匹断续、搭接量的要求不一，因此建议参照各自要求，合理分配样片，按照样片整体放大后的尺寸进行排版，可有效规避某些产品蒙皮不允许搭接的难题。

④排版图在绘制中尽量统一布卷规格（长度及宽度），以减少裁布过程中产生的材料浪费。■

2012-05-06