本發(fā)明涉及風(fēng)電葉片制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著材料技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)電葉片的設(shè)計(jì)也不斷呈現(xiàn)大型化的趨勢。隨著葉片長度到達(dá)一定程度，原有葉根設(shè)計(jì)中的螺栓孔數(shù)量已經(jīng)不能滿足玻璃鋼和螺栓的強(qiáng)度和壽命需要。而增加螺栓孔數(shù)量，仍采用傳統(tǒng)的后打孔工藝，孔越多則剩余的玻璃鋼層數(shù)越少，葉根的強(qiáng)度將存在風(fēng)險(xiǎn)。在這樣的背景下，預(yù)埋螺栓工藝應(yīng)運(yùn)而生。由于模具成本高昂，大多數(shù)企業(yè)通過在模具根部安裝預(yù)埋螺栓法蘭工裝的改造，將其原來的葉根制作工藝由后打孔轉(zhuǎn)型換成為采用預(yù)埋螺栓型，所有的螺栓套將被均勻預(yù)埋固定在葉根相應(yīng)位置一體成型。
采用預(yù)埋工裝的模具，模具起點(diǎn)即為葉片產(chǎn)品的起點(diǎn)，脫模以后葉片根部將不會(huì)進(jìn)行切削打磨等機(jī)械加工，螺栓套及螺栓的位置、角度將直接由工裝保證，因此工裝的安裝精度對葉片產(chǎn)品質(zhì)量的影響非常關(guān)鍵，而如何將工裝以相對于模具正確的位置、角度進(jìn)行安裝，一直缺少可靠的、高精度的安裝檢測方法；另外，預(yù)埋工裝安裝后，PS面法蘭盤與SS面法蘭盤的內(nèi)表面的錯(cuò)位，以及所有螺栓套端面孔中心是否位于與葉根圓同心的分度圓上等，將影響模具的密封性、生產(chǎn)的鋪層工藝以及葉片產(chǎn)品的裝機(jī)性能和使用壽命，而這些指標(biāo)的精確、快速檢測也一直是技術(shù)難題。
目前對于工裝的安裝位置及角度確定，一般的方法為：將工裝上的法蘭盤靠型腔一側(cè)的內(nèi)表面，在與模具前、后緣的接觸位置，分別與位于模具分型面上的“0m”圓形米標(biāo)中心對齊后，再通過水平尺測量與法蘭盤底部的調(diào)節(jié)螺栓將該表面調(diào)整至理論角度。模具上米標(biāo)所在位置是由陽模的整米位置標(biāo)記翻刻而來，在放置圓形米標(biāo)以及通過目測讀取米標(biāo)時(shí)，皆存在一定誤差；而理論角度來源于模具制作時(shí)，為降低葉尖方向上的高度，將模具相對于水平姿態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，設(shè)計(jì)標(biāo)稱值而難以反映模具的真實(shí)狀態(tài)，另外使用水平尺測量精度也不夠理想。
而安裝后工裝本身的形位公差，則主要通過對葉根試制件進(jìn)行檢測來獲得，若有結(jié)果超差，再返工對工裝進(jìn)行調(diào)整。例如對所有螺栓套端面孔中心的分布與葉根圓圓心的相對位置關(guān)系，通過測量試制件葉根端面的每個(gè)螺栓套端面孔，由孔壁到葉根外表面的最小厚度來間接獲得；而PS面法蘭盤與SS面法蘭盤靠型腔一側(cè)的內(nèi)表面之間的錯(cuò)位，則依靠對平面度檢測工裝與葉根端面靠緊后二者之間間隙的測量來得到。這種試制-檢測-調(diào)整的循環(huán)調(diào)試方法效率低下，耗費(fèi)大量時(shí)間，直接導(dǎo)致工裝安裝調(diào)試的過程被拉長，影響生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種風(fēng)電葉片模具預(yù)埋螺栓法蘭工裝的安裝檢測方法，其能提高預(yù)埋螺栓法蘭工裝安裝時(shí)其位置、角度的定位精度，并能夠直接、快速對安裝后的預(yù)埋螺栓法蘭工裝進(jìn)行檢測并得出結(jié)果，使其各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)能夠滿足要求。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種風(fēng)電葉片模具預(yù)埋螺栓法蘭工裝的安裝檢測方法，使用激光跟蹤儀對模具型面以及工裝法蘭盤內(nèi)表面掃描獲取采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，通過將SS面法蘭盤內(nèi)表面與模具型面采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)擬合到理論模型，對SS面法蘭盤進(jìn)行定位，再通過調(diào)控合模后PS面法蘭盤、SS面法蘭盤的內(nèi)表面的采樣點(diǎn)平面度，對PS面法蘭盤進(jìn)行定位。
通過直接檢測PS面、SS面法蘭盤的內(nèi)表面得到采樣點(diǎn)的平面度表征PS面、SS面法蘭盤的內(nèi)表面之間的錯(cuò)位。
通過直接檢測模具型面葉根圓與工裝法蘭盤的螺栓套端面孔得到采樣點(diǎn)，對比分別擬合成圓周后的圓心坐標(biāo)，表征螺栓套端面孔中心分布與葉根圓圓心的相對位置關(guān)系。
通過檢測確定預(yù)埋螺栓法蘭工裝的安裝位置及角度，預(yù)埋螺栓法蘭工裝的檢測安裝具體包括如下步驟：
S1.開模狀態(tài)下，將激光跟蹤儀通過三角支架平穩(wěn)架設(shè)于SS面葉根距法蘭盤5m距離；
S2.使用激光跟蹤儀分別對模具SS面型面以及工裝法蘭盤內(nèi)表面上的葉根圓輪廓掃描得到兩組點(diǎn)數(shù)據(jù)；
S3.將該兩組點(diǎn)數(shù)據(jù)與預(yù)先準(zhǔn)備好的對應(yīng)理論模型進(jìn)行擬合分析；
S4.若葉根圓理論半徑為R，法蘭盤法線方向允許的角度偏差最大值為α，則在將實(shí)際葉根圓采樣點(diǎn)與型面上的采樣點(diǎn)同時(shí)擬合到理論模型后，在所有點(diǎn)滿足整體擬合精度要求的前提下，只需監(jiān)測葉根圓采樣點(diǎn)于z方向偏差的最大值與最小值之和不大于，即可保證法蘭盤法線方向的角度偏差符合標(biāo)準(zhǔn)要求；
S5.當(dāng)實(shí)測偏差超出標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，利用激光跟蹤儀的動(dòng)態(tài)測量功能，實(shí)時(shí)顯示法蘭盤內(nèi)表面相應(yīng)位置的偏差值及方向，作為參考，對預(yù)埋螺栓法蘭工裝進(jìn)行調(diào)整，至偏差滿足標(biāo)準(zhǔn)；
S6. SS面預(yù)埋螺栓法蘭工裝的安裝位置及角度確定后，將SS面法蘭盤與模具焊接固定；
S7.PS面法蘭盤經(jīng)與模具粗定位后與模具點(diǎn)焊固定，使其滿足合模翻轉(zhuǎn)的強(qiáng)度后，將PS面翻轉(zhuǎn)合模并鎖緊鎖扣；
S8.檢測人員進(jìn)入模具內(nèi)部，持靶球令靶球側(cè)面與模具型面接觸，靶球底部與法蘭盤內(nèi)表面接觸，在模具型面上繞葉根圓中心掃描采樣一周，則得到經(jīng)徑向和平面法向偏置的葉根圓采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；
S9.將葉根圓點(diǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)平面法向補(bǔ)償后擬合成平面，則擬合偏差的最大值與最小值之和即為PS面與SS面法蘭盤內(nèi)表面所有點(diǎn)的平面度，當(dāng)平面度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)， PS面法蘭盤內(nèi)表面與SS面法蘭盤內(nèi)表面對齊；
S10.當(dāng)實(shí)測平面度超出標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，利用激光跟蹤儀的動(dòng)態(tài)測量功能，實(shí)時(shí)顯示靶球接觸的法蘭盤內(nèi)表面相應(yīng)位置的偏差值及方向，作為參考，對預(yù)埋螺栓法蘭工裝進(jìn)行調(diào)整，至平面度滿足標(biāo)準(zhǔn)；
S11. 預(yù)埋螺栓法蘭工裝安裝位置及角度確定后，將PS面法蘭盤與模具焊實(shí)固定。
預(yù)埋螺栓法蘭工裝安裝好后，對合模狀態(tài)下形成的形位公差進(jìn)行檢測，具體步驟包括：
S1.將上述步驟S8中得到的葉根圓點(diǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)徑向和平面法向補(bǔ)償后擬合成圓周，得到擬合圓周即葉根圓的半徑以及圓心，各點(diǎn)的擬合偏差表征葉根圓圓度；
S2.將靶球壓緊至法蘭盤內(nèi)表面上的螺栓套端面孔，靶球直徑大于螺栓套端面孔孔徑，使靶球底部與螺栓套端面孔邊緣通過線接觸定位，靶球球心在螺栓套端面孔中心線上；對PS面法蘭盤、SS面法蘭盤所有螺栓套端面孔取點(diǎn)采樣得到經(jīng)平面法向偏置的螺栓套端面孔中心采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；
S3. 將螺栓套端面孔中心采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)擬合成圓周，得到擬合圓周即螺栓套端面孔中心點(diǎn)分度圓的半徑以及圓心，各點(diǎn)的擬合偏差表征分度圓圓度；
S4.由于法蘭盤內(nèi)表面的理論法線方向與Z軸平行，得到葉根圓與螺栓套端面孔中心點(diǎn)分度圓的同心度為，表征螺栓套端面孔中心分布與葉根圓中心的相對位置關(guān)系。
本發(fā)明提出了一整套采用激光跟蹤儀的安裝檢測方法，在將后打孔型模具改造成預(yù)埋螺栓型模具的過程中，對葉根預(yù)埋螺栓法蘭工裝安裝至模具根部進(jìn)行精確定位，以及對安裝完成后的形成的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行快速檢測。通過對實(shí)際采樣點(diǎn)的擬合，精確得出預(yù)埋螺栓法蘭工裝相對于模具的位置、角度關(guān)系，同時(shí)支持實(shí)時(shí)監(jiān)測其偏差來指導(dǎo)調(diào)整，并且能夠直接在安裝固定預(yù)埋螺栓法蘭工裝后對其形位公差進(jìn)行檢測，將關(guān)鍵指標(biāo)直觀量化，保證最終安裝完成時(shí)能夠滿足要求。整套安裝檢測方法相對于現(xiàn)有方法，精度更加可靠，且效率顯著提高。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的模具SS面型面及SS面法蘭盤內(nèi)表面采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)測量示意圖；
圖中：1、模具SS面型面，2、SS面法蘭盤內(nèi)表面，3、法蘭采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，4、型面采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，5、激光跟蹤儀。
具體實(shí)施方式
預(yù)埋螺栓法蘭工裝是一種安裝在葉片模具根部，將葉根制作工藝由后打孔型改造成預(yù)埋螺栓型，主體包括鋼制法蘭盤（包括PS面法蘭盤和SS面法蘭盤）及“T”形支架等部件的工裝。本文中所提到“預(yù)埋工裝”、“法蘭工裝”皆指預(yù)埋螺栓法蘭工裝。葉根圓可表示葉片與風(fēng)機(jī)輪轂安裝面上外緣輪廓，也可表示預(yù)埋螺栓型葉片模具型面與法蘭工裝內(nèi)表面所在平面的相交線輪廓，本文中所提到的“葉根圓”皆指后者。
請參考圖1，本發(fā)明通過SS面法蘭內(nèi)表面與模具型面采樣點(diǎn)共同擬合到理論模型對SS面法蘭進(jìn)行定位，再通過控制合模后PS面法蘭盤、SS面法蘭盤共同形成的內(nèi)表面的采樣點(diǎn)平面度對PS面法蘭進(jìn)行定位；通過直接檢測PS面、SS面法蘭盤的內(nèi)表面得到采樣點(diǎn)的平面度表征其二者間的錯(cuò)位；通過直接檢測模具型面葉根圓與工裝法蘭盤的螺栓套端面孔得到采樣點(diǎn)，對比二者分別擬合成圓周后的圓心坐標(biāo)，表征螺栓套端面孔分布與葉根圓圓心的相對位置關(guān)系。本發(fā)明通過一次架設(shè)儀器，三次在線檢測，將預(yù)埋螺栓法蘭工裝精確定位至模具，同時(shí)將合模時(shí)形成的法蘭內(nèi)表面錯(cuò)位、所有螺栓套端面孔的分布與葉根圓圓心相對位置關(guān)系等指標(biāo)，通過可量化的形位公差給出，整個(gè)安裝檢測過程高效且可靠。
對預(yù)埋螺栓法蘭工裝的安裝位置及角度通過檢測確定，其安裝檢測及安裝的具體步驟包括：
S1.開模狀態(tài)下，將激光跟蹤儀5通過三角支架平穩(wěn)架設(shè)于SS面葉根距SS面法蘭盤約5m左右距離，此位置可保證合模時(shí)儀器不與模具干涉；
S2.使用激光跟蹤儀分別對模具SS面型面1以及預(yù)埋螺栓法蘭工裝SS面法蘭盤內(nèi)表面2上的葉根圓輪廓掃描得到兩組點(diǎn)數(shù)據(jù)：法蘭采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)3和型面采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)4，如圖1所示；
S3.將該兩組點(diǎn)數(shù)據(jù)與預(yù)先準(zhǔn)備好的對應(yīng)理論模型進(jìn)行擬合分析，其中半圓形法蘭盤模型位于葉片坐標(biāo)系XY平面（z=0）；
S4.在包括模具型面在內(nèi)所有點(diǎn)的理論值與實(shí)測值偏差滿足擬合精度要求的情況下，單獨(dú)查看法蘭盤內(nèi)表面的點(diǎn)偏差，最大值、最小值（負(fù)值）即表征SS預(yù)埋螺栓法蘭工裝的位置偏差（即安裝位置偏差），最大值與最小值之和通過換算可表征預(yù)埋螺栓法蘭工裝的角度偏差；若葉根圓理論半徑為R，法蘭盤法線方向允許的角度偏差最大值為α，則在將實(shí)際葉根圓采樣點(diǎn)與型面上的采樣點(diǎn)同時(shí)擬合到理論模型后，在所有點(diǎn)滿足整體擬合精度要求的前提下，只需監(jiān)測葉根圓采樣點(diǎn)于z方向偏差的最大值與最小值之和不大于，即可保證法蘭盤法線方向的角度偏差符合標(biāo)準(zhǔn)要求；
S5.如實(shí)測位置偏差和角度偏差超出標(biāo)準(zhǔn)要求，利用激光跟蹤儀的動(dòng)態(tài)測量功能，可通過軟件內(nèi)的監(jiān)視功能，實(shí)時(shí)顯示靶球接觸的法蘭盤內(nèi)表面相應(yīng)位置的偏差值及方向（靶球側(cè)面與模具SS面型面接觸，靶球底部與SS面法蘭盤內(nèi)表面接觸），作為參考對預(yù)埋螺栓法蘭工裝進(jìn)行調(diào)整，至偏差滿足標(biāo)準(zhǔn)；
S6.SS面預(yù)埋螺栓法蘭工裝安裝位置及角度確定，將SS面法蘭盤與模具焊接固定；
S7.PS面法蘭盤經(jīng)與模具粗定位后與模具點(diǎn)焊固定，使其滿足合模翻轉(zhuǎn)的必要強(qiáng)度后，將PS面翻轉(zhuǎn)合模并鎖緊鎖扣；
S8.檢測人員進(jìn)入模具內(nèi)部，持靶球令靶球側(cè)面與模具型面接觸，靶球底部與PS面法蘭盤內(nèi)表面接觸，在型面上繞葉根圓中心掃描采樣一周，則得到經(jīng)徑向和平面法向偏置的葉根圓采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；
S9.將葉根圓點(diǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)平面法向補(bǔ)償后擬合成平面，則擬合偏差的最大值與最小值（負(fù)值）之和即為PS面與SS面法蘭盤內(nèi)表面所有點(diǎn)的平面度，可表征兩個(gè)面的錯(cuò)位程度。當(dāng)平面度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，可視做PS面法蘭盤已與SS面法蘭盤對齊；
S10.如實(shí)測平面度超出標(biāo)準(zhǔn)要求，利用激光跟蹤儀的動(dòng)態(tài)測量功能，可通過軟件內(nèi)的監(jiān)視功能，實(shí)時(shí)顯示靶球接觸的法蘭盤內(nèi)表面相應(yīng)位置的偏差值及方向，作為參考對PS面法蘭盤進(jìn)行調(diào)整，至平面度滿足標(biāo)準(zhǔn)；
S11.此時(shí)整個(gè)預(yù)埋螺栓法蘭工裝的安裝位置及角度確定，將PS面法蘭盤與模具焊實(shí)固定，所有調(diào)節(jié)螺栓與螺母焊死。
對預(yù)埋螺栓法蘭工裝位置確定以后，合模狀態(tài)下形成的關(guān)鍵形位公差檢測方法步驟如下：
S12.將S8中得到的葉根圓采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)徑向和平面法向補(bǔ)償后擬合成圓周，得到擬合圓周即葉根圓的半徑以及圓心（xr，yr，zr），各點(diǎn)的擬合偏差可表征葉根圓圓度；
S13.將靶球壓緊至法蘭盤內(nèi)表面上的螺栓套端面孔，靶球直徑大于螺栓套端面孔孔徑，使靶球底部與螺栓套端面孔邊緣通過線接觸定位，靶球球心在螺栓套端面孔中心線上；對PS面法蘭盤、SS面法蘭盤所有螺栓套端面孔取點(diǎn)采樣得到經(jīng)平面法向偏置的螺栓套端面孔中心采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；
S14. 將螺栓套端面孔中心采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)擬合成圓周，得到擬合圓周即螺栓套端面孔中心分度圓的半徑以及圓心，各點(diǎn)的擬合偏差表征分度圓圓度；
S15. 由于法蘭盤內(nèi)表面的理論法線方向與Z軸平行，得到葉根圓與螺栓套端面孔中心分度圓的同心度為，表征螺栓套端面孔中心分布與葉根圓圓心的相對位置關(guān)系。
S16. 至此，儀器通過一次架設(shè)、三次在線檢測，將預(yù)埋螺栓法蘭工裝精確定位至模具，同時(shí)將合模時(shí)形成的法蘭內(nèi)表面錯(cuò)位、所有螺栓套端面孔中心的分布與葉根圓圓心相對位置關(guān)系等指標(biāo)，通過可量化的形位公差給出，整個(gè)安裝檢測過程高效且可靠。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。