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汽轮机叶片模具CAD二次开发与应用技术研究

作　者: 任钦海
导　师: 吕彦明
学　校: 江南大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 汽轮机叶片二次开发 UG/Open GRIP 光顺工程图检验框架模锻 DEFORM-3D
分类号: TP391.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 253次
引　用: 3次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
符号说明  6-10
第一章绪论  10-20
  1.1 引言  10-11
  1.2 国内外汽轮机叶片锻造技术的现状和趋势  11
  1.3 国内外CAD 技术的发展与应用  11-14
    1.3.1 CAD 技术的概况  12
    1.3.2 叶片模具CAD 技术的发展与应用  12-14
  1.4 二次开发技术在汽轮机叶片锻模中的应用  14-16
    1.4.1 UG 软件简介  14-15
    1.4.2 UG 二次开发技术  15-16
    1.4.3 国内外叶片锻模二次开发进展  16
  1.5 叶片锻造过程的CAE 研究概况  16-17
  1.6 课题来源与主要研究内容  17-20
第二章叶身型线的自动光顺  20-27
  2.1 引言  20
  2.2 曲线光顺的类型  20-23
    2.2.1 曲线光顺方法  21-22
    2.2.2 基样条的概念  22-23
  2.3 B 样条曲线的理论简介  23-24
  2.4 光顺的二次开发程序  24-25
    2.4.1 型线光顺的程序设计流程  24-25
    2.4.2 程序应用实例  25
  2.5 本章小结  25-27
第三章叶片实体的自动生成技术  27-31
  3.1 引言  27
  3.2 叶片的理论简介  27-28
  3.3 叶片实体的二次开发设计  28-30
    3.3.1 叶片实体的程序设计流程  28
    3.3.2 程序应用实例  28-30
  3.4 本章小结  30-31
第四章叶片模具实体工程图的自动生成技术  31-44
  4.1 引言  31
  4.2 叶片模具实体工程图的设计理论  31-35
    4.2.1 UG NX 中工程绘图的概述  31-32
    4.2.2 UG Open/GRIP 中工程制图开发设计理论  32-35
      4.2.2.1 图纸上生成制图对象  32-34
      4.2.2.2 常用尺寸标注与制图符号  34-35
  4.3 汽轮机叶片锻模制图的二次开发设计  35-39
    4.3.1 叶片锻模沿Z 轴方向剖面制图的生成  35-37
    4.3.2 叶片锻模俯视图的生成  37-38
    4.3.3 叶片锻模仓部剖面视图的生成  38
    4.3.4 叶片锻模视图的布局设置  38-39
  4.4 二次开发设计流程  39-41
  4.5 程序运行实例  41-43
  4.6 本章小结  43-44
第五章叶片检验框架实体自动生成及系统集成  44-54
  5.1 引言  44
  5.2 叶片检验框架实体与装配的二次开发设计  44-46
    5.2.1 叶片检验框架实体的结构特点  44-45
    5.2.2 叶片检验框架的参数化控制的实现  45-46
      5.2.2.1 参数化设计的意义与目的  45
      5.2.2.2 叶片检验框架实体与装配的参数化设计  45-46
  5.3 叶片检验框架的二次开发程序设计流程  46-47
  5.4 程序应用实例  47-48
  5.5 UG 二次开发技术的工具条菜单制作技术  48-53
    5.5.1 UG 二次开发的工具条菜单制作技术理论  49-51
    5.5.2 实例运行及其流程  51-53
  5.6 本章小结  53-54
第六章CAE 技术在叶片锻造模具CAD 中的应用  54-73
  6.1 引言  54
  6.2 DEFORM 软件简介  54-56
    6.2.1 DEFORM 系列软件介绍  55-56
    6.2.2 DEFORM 成形过程仿真流程  56
  6.3 模锻理论基础  56-63
    6.3.1 模锻的分类与工艺  56-60
    6.3.2 模锻的工艺规程  60-62
    6.3.3 模锻件的结构工艺性  62-63
  6.4 汽轮机叶片锻压模拟与结果分析  63-72
    6.4.1 锻件坯料的整体变形过程  65-66
    6.4.2 典型界面分析  66-71
    6.4.3 载荷与行程分析  71
    6.4.4 锻件上点追踪  71-72
  6.5 本章小结  72-73
结论  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-78
攻读硕士学位期间承担的科研任务与发表的论文  78

汽轮机叶片模具CAD二次开发与应用技术研究

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