风电叶片作为风力发电机组的重要组成部件,其性能直接影响风电设备的运行可靠性,叶根作为叶片最重要的受力部位,其质量的好坏从很大程度上决定叶片的使用寿命。而叶片根部合模面的加工状况,是影响叶根生产质量的一个重要因素。本课题针对目前国内难以实现风电叶片根部合模面自动化加工的问题,提出了风电叶片根部合模面打磨装置设计方案,同时为了更好地符合实际工况的加工,对设计结构进行轻量化研究,以实现叶根双边曲面加工;进一步,为达到最佳的磨削使用效果,对采用的金刚石砂轮的磨削特性进行了研究。具体的研究成果如下:首先,依据风电叶片叶根双边曲面打磨的技术要求,采用仿形加工的原理设计风电叶片双边曲面打磨的磨削系统,进而对底盘承载机架结构及其液压和电气控制系统进行方案设计,并利用三维建模软件UG对风电叶片根部合模面打磨装置整体系统进行实体建模。其次,根据风电叶片根部合模面底盘承载机架结构的设计和实体建模,并通过ANSYS Workbench软件对承载机架结构进行静力分析和模态分析。然后采用模态叠加理论对底盘承载机架结构进行优化分析,以轻量化作为目标函数,以承载结构的极限尺寸作为约束条件,运用迭代法求出结构参数的最优解,经过优化重建理论分析得到底盘承载中间横梁厚度δ₁和横梁支撑厚度δ₂分别降为10mm和5mm,将以上理论分析进行现场试验得出:承载结构质量降低了48 kg,一阶频率提高至10 Hz以上,振幅减少1.44mm,变形增加0.4mm,但承载结构总变形量小于2mm,验证了模态叠加理论用于结构优化的可行性,为后续风电叶片根部合模面打磨的工程应用提供了理论支撑。最后,对单颗粒金刚石砂轮磨削进行有限元仿真分析,并在MMW-1型立式万能摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损实验,结合正交实验的分析方法得到:在切削力的变化规律下,当砂轮转速为3000r/min、进给度为1m/min时有最佳的磨削工艺效果;采用本文设计的玻璃纤维合模面打磨装置,对陶瓷结合剂金刚石砂轮进行摩擦磨损实验,以单位时间内的磨损量为依据,分析研究陶瓷结合剂金刚石砂轮的各参数因子,通过实验数据分析可知,当采用立方体金刚石磨粒砂轮,并控制磨粒尺寸范围在450⁵00μm,浓度在60%⁸0%时,砂轮单位时间内的磨损量明显降低,验证了采用合理参数的金刚石砂轮磨削风电叶片玻璃纤维合模面工件有更好磨削使用寿命。对金刚石砂轮的磨削工艺和磨削参数的仿真实验分析,不仅可以减小根部合模面加工的生产成本,同时为后续金刚石砂轮磨削玻璃纤维等硬脆材料提供了实验参考。