汽轮机叶片模具CAD二次开发与应用技术研究

论文摘要

汽轮机叶片的型面复杂,截面宽厚比大,而且各截面之间有一定的转角,有些叶片还带有围带和凸台;另外叶片的工作条件比较恶劣,对原料的要求高,所用材料一般为价格比较昂贵的难变形材料,所以叶片是生产过程中最重要和最难成形的零件之一,并且也是汽轮机的核心零部件,起能量转换的关键作用。在汽轮机叶片的各种制造方法中,由于锻造加工工艺的特殊优越性,使得叶片锻造成为一种非常重要的加工方法。目前,国内汽轮机叶片的设计制造仍然采用传统的方法,没有一套相关的CAD专用系统。生产实践中,工程设计人员需要花费大量的时间来设计一套叶片锻造模具,生产效率极其低下,严重影响了产品的市场竞争力。随着计算机技术的飞速发展,CAD/CAM技术在叶片设计和制造中得到了广泛的应用,并具有传统设计制造方法无可比拟的优越性。Unigraphics（简称UG）软件是当前世界上最先进和紧密集成的、面向制造行业的CAD/CAM/CAE高端软件。它采用开放式的体系结构,提供了丰富的CAD本地化（客户化）的开发手段,允许用户或者二次开发商设计各种应用程序扩充其功能。本文以UG/Open GRIP通用开发语言为开发工具,在总结无锡叶片厂经验的基础之上,对汽轮机叶片模锻CAD二次开发与应用做了系统的研究,使经验固化,模块化和程序化。具体工作内容包括;（1）在UG交互界面下,点击某个修整后的叶身型线,自动对其进行优化光顺,完成所有修整后型线的自动光顺;（2）叶片的自动生成（自动生成叶身实体与参数化进行叶根和叶冠的自动生成）;（3）自动生成锻模（上下模）和切边模（凸凹模）的工程图;（4）参数化自动生成叶片检验框架实体及装配;（5）UG工具条中自动生成叶片所有二次开发程序菜单,对运行程序进行规范化、可视化和简单化,提高程序运行效率与质量;（6）利用有限元软件DEFORM-3D软件对叶片锻造过程进行有限元分析,根据各典型截面内应力场、应变场的分布情况,以及对锻件过程分析和典型点的状态变量追踪,得出汽轮机模锻过程的变形规律并加以优化,来修缮实际工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外汽轮机叶片锻造技术的现状和趋势
• 1.3 国内外CAD 技术的发展与应用
• 1.3.1 CAD 技术的概况
• 1.3.2 叶片模具CAD 技术的发展与应用
• 1.4 二次开发技术在汽轮机叶片锻模中的应用
• 1.4.1 UG 软件简介
• 1.4.2 UG 二次开发技术
• 1.4.3 国内外叶片锻模二次开发进展
• 1.5 叶片锻造过程的CAE 研究概况
• 1.6 课题来源与主要研究内容
• 第二章 叶身型线的自动光顺
• 2.1 引言
• 2.2 曲线光顺的类型
• 2.2.1 曲线光顺方法
• 2.2.2 基样条的概念
• 2.3 B 样条曲线的理论简介
• 2.4 光顺的二次开发程序
• 2.4.1 型线光顺的程序设计流程
• 2.4.2 程序应用实例
• 2.5 本章小结
• 第三章 叶片实体的自动生成技术
• 3.1 引言
• 3.2 叶片的理论简介
• 3.3 叶片实体的二次开发设计
• 3.3.1 叶片实体的程序设计流程
• 3.3.2 程序应用实例
• 3.4 本章小结
• 第四章 叶片模具实体工程图的自动生成技术
• 4.1 引言
• 4.2 叶片模具实体工程图的设计理论
• 4.2.1 UG NX 中工程绘图的概述
• 4.2.2 UG Open/GRIP 中工程制图开发设计理论
• 4.2.2.1 图纸上生成制图对象
• 4.2.2.2 常用尺寸标注与制图符号
• 4.3 汽轮机叶片锻模制图的二次开发设计
• 4.3.1 叶片锻模沿Z 轴方向剖面制图的生成
• 4.3.2 叶片锻模俯视图的生成
• 4.3.3 叶片锻模仓部剖面视图的生成
• 4.3.4 叶片锻模视图的布局设置
• 4.4 二次开发设计流程
• 4.5 程序运行实例
• 4.6 本章小结
• 第五章 叶片检验框架实体自动生成及系统集成
• 5.1 引言
• 5.2 叶片检验框架实体与装配的二次开发设计
• 5.2.1 叶片检验框架实体的结构特点
• 5.2.2 叶片检验框架的参数化控制的实现
• 5.2.2.1 参数化设计的意义与目的
• 5.2.2.2 叶片检验框架实体与装配的参数化设计
• 5.3 叶片检验框架的二次开发程序设计流程
• 5.4 程序应用实例
• 5.5 UG 二次开发技术的工具条菜单制作技术
• 5.5.1 UG 二次开发的工具条菜单制作技术理论
• 5.5.2 实例运行及其流程
• 5.6 本章小结
• 第六章CAE 技术在叶片锻造模具CAD 中的应用
• 6.1 引言
• 6.2 DEFORM 软件简介
• 6.2.1 DEFORM 系列软件介绍
• 6.2.2 DEFORM 成形过程仿真流程
• 6.3 模锻理论基础
• 6.3.1 模锻的分类与工艺
• 6.3.2 模锻的工艺规程
• 6.3.3 模锻件的结构工艺性
• 6.4 汽轮机叶片锻压模拟与结果分析
• 6.4.1 锻件坯料的整体变形过程
• 6.4.2 典型界面分析
• 6.4.3 载荷与行程分析
• 6.4.4 锻件上点追踪
• 6.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与发表的论文