（材料加工工程专业论文）抽油杆精密模锻工艺文件管理与cad系统.pdf

华中科技大学硕士学位论文 撼要 f f 采用精密模锻工艺锻造的抽油杆，克服了头部焊接式抽油拇在采油时主要承受 交变载荷1 珂产嫩疲劳断裂的缺点。目前在抽油杆精密模锻工艺中还越采用传统的模 锻设计方法。这种方法相当犬程度上依赖于设计暂的经验与技巧，不但效率低，精 确度低，计葬和绘黼工佟萋大，设计周期长，雨甑狠难适应多斋种、小批量锻件生 产懿簧求。困j 邈有必要裂露先进豹手段察技零建立起薪的设诗开发方法戳提高模锻 互艺及模其设计鲍效率。y 本文蓠先介绍了抽油枵糖密锻造技术的生产特点，综述了与之有关的国内夕 锻 模c a d 系统以及图纸管理系统的发展j 窭程和现状，并揩出了当前存在的阐题和发展 趋势。 接着介绍了抽油秆精密模锻工范文件管理与c a d 系统的功能需求、设计思想和 总体结梅 ：王及搿者之润静联系。叙述了工艺文件管理系统中的客户杌襁务器结构模 式、数据辫设诗援剃积盛瘸程序设计方法，以及农c a d 系统中参数纯技术静瘦瘸。 终者详细余绍7 抽浊杼精密模锻工艺文转管璎系统熙系统缝梅、数搀瘁设计方 法和应用稷序的技术要点和与c a d 系统的支持功能的技术实现。然藤分缨了c a d 系统的设计过程，着重介绍了其关键技术一基于u g 的参数化设计的应用以及利 粥c a d 系统作如的实铡。 最蜃全文总结了拯漓秆精密模锻工慧文件管理与c a d 系统的优点、缺点和发展 方定。 关键询：抽油糙密凌蠢工慧变褥套理模具j 油 l 华中科技大学硕士学位论文 一；= = = = = = = = = # ； a b s t r a c t t h eo i ls u c k e rm a d ew i t hp r e c i s i o nf o r g i n gt e c h n i q u eo v e r c o m e st h e f a t a lb u go f r u p t u r e o ft h eo i ls u c k e rm a d eo fj o i n t i n g t h eh e a da n dt h ep o l e a n dn o w , t h e c o n v e n f i o n a lp r o c e s so ft h eo i ls u c k e r sp r e c i s i o nf o r g i n gi ss t i l ld e s i g n e db y h a n d w o r k t h ee f f i c i e n c ya n dp r e c i s i o no f t h i sm e t h o dg r e a t l yd e p e n d o n e x p e r i e n c ea n d s k i l lo f t h e d e s i g n e r f u r t h e r m o r e ，t h ew o r k o f d e s i g n e ri sh e a v y , a n d t h ed e s i g nc y c l ei sl o n g s ot h e c o n v e n t i o n a lp r o c e s sc a n ta d a p tt h ep r o d u c t i o n sc h a r a c t e r i s t i co fm u l t i 。v a r i e t ya n d l i t t l e b a t c h t h i st h e s i si si nt e n d e dt od e v e l o pn e wd e s i g nm e t h o dw i t ha d v a n c e dt e c h n i q u es o a st o i m p r o v e t h e e f f i c i e n c y o fd e s i g na n dt os h o r t e nt h e p e r i o d o fp r o d u c t i o n d e v e l o p m e n t i nm ef i r s tc h a p t e r ，t h ea u t h o ri n t r o d u c e dt h ed e t a i lc h a r a c t e r i s t i c so ft h eo i ls u c k e r p r e c i s i o nf o r g i n g ，t h ed e v e l o p m e n tp r o c e s sa n d s t a t u so ft h ed i ef o r g i n gc a d s y s t e ma n d t h ed r a w i n g m a n a g e m e n ts y s t e m ，p o i n t e do u t t h ep r o b l e ma n dt h et r e n do ft h ec u r r e n td i e f o r g i n gc a ds y s t e ma n dd r a w i n gm a n a g e m e n t ，a n dd e t a i l e d l ye x p l a i n e dt h er e s e a r c h w o r ko f t h ea u t h o r i nt h es e c o n dc h a p t e lt h ea u t h o ri n t r o d u c e dt h ef u n c t i o nr e q u i r e m e n t ，t h ed e s i g n i n g i d e a sa n dt h es t r u c t u r eo ft h ec a ds y s t e mf o ro i ls u c k e ra n dt h et e c h n i c a lf i l e s m a n a g e m e n ts y s t e m t h ea u t h o rd e t a i l e d l ya n a l y z e dt h ei d e ao fc l i e n t s e r v e rm o d e ，t h e d e s i g nr u l eo f t h ed a t a b a s e ，t h ed e s i g np r o c e s so ft h ea p p l i c a t i o n ，a n dt h e nd e p i c t e dt h e a p p l i c a t i o no f p a r a m e t r i ct e c h n o l o g y i nt h es y s t e m i nt h et h i r da n df o u r t h c h a p t e r , t h ea u t h o rd i s c u s s e dt h es y s t e ms t r u c t u r eo ft h e t e c h n i c a lf i l e sm a n a g e m e n t ，t h ed a t a b a s ed e s i g np r o c e s sa n dt h ed e s i g no ft h ea p p l i c a t i o n i nd e t a i l i nd i s c u s so fc a d s y s t e mo f t h eo i ls u c k e lm a i n l yi n t r o d u c e dt h ea p p l i c a t i o no f p a r a m e t r i ct e c h n o l o g y , a n dt h e nd i s p l a yt h ed e t a i le x a m p l e sd e s i g n e db yt h ec a d s y s t e m a tl a s t ，t h ea u t h o ra n a l y z e ds o m ep r o b l e m st ob er e s o l v e do ft h et e c h n i c a lf i l e s m a n a g e m e n t a n dc a d s y s t e mf o rt h eo i ls u c k e z k e y w o r d s ：o i ls u c k e rp r e c i s i o nf o r g i n gc a d t e c h n i c a lf i l e sm a n a g e m e n t 玎 1绪论 本章分析了课题韵来源和意义，介绍国内外空心抽油秆精密锻造技术、生产状 况戳及图纸管疆系统、锻模c a d 酌发袋状况及发展趋势，袋后介绍佟者的主要研究 工终。 1 1 课题酌来源、翻的和意义 本课题来源于中国天然气石油总公司重点科技公关项目“抽油秆锻造成形新工 艺秘”。 随着熬个毯秀石油工娩豹飞速发展，我辫酶石滴工韭执整体上也得到了快速发 展，浊撼械霉业逐步发展壮大，磊漓装备不赣提离。扶鹋年代虢来，石油机械翻 造系统瞄猴国外先遴的制造技术，农弓l 邀先进设套鲮冠对，默按爨结会等方式威功 引进了西方工业发达国家的制造技术；与此同时也加强了科技攻关，及叛鼓本熬推 广和新产品的开发。 掏泊秆是机械抽油过程中连接地面抽油机与井下抽油泵的动力连接部件，狂抽 演梳构豹所有部件中，捆油秆对整个系统的动力与功能影响很大。采用精密模锻工 艺锻逡生产工艺耩铡熬撼滚抒，壳澈了大多数厂家采用的焊接方法将秆部与加工好 的头部焊接恧成熬方法黪骤曼弱熹一糖溱符在采涵辩主簧承受交交载荷而产生 疲劳断裂，造成停产打捞旗至死井的重大损失。精密援锻工艺生产接漓耔其有显著 的社会和经济效益【2 】。 目前在抽油杆精密模锻生产中还是采用传统的模锻设计方法，相当大穰度上依 _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ w _ 一_ _ _ _ h _ _ _ _ _ _ _ 一 华中科技大学硕士学位论叉 二二一；。一 赖子设计着的经验岛技巧。滋着稽密模锻工艺的成熟和市场的扩大，手工设计开始 难戬满足耀户豹瓣瓣要求一一这秘方法不毽效率餐，精确发低，计算和绘霭工作量 大，设 十周期长，磷且缀难适应多燕秘、小撼量锻 孛生产既要求【3 】。嚣越，零爰先进 的手段和技术建立起薪的设计， ：发方法以提蕊模锻工艺及模具设计的效率就显褥十 分重要。 当前谶行抽油枰的设计工作对还是使用的人工计算和a u t o c a d 二维绘图。三 维c a d 设计才是根本意义土的“计算机辅助设计”( c o m p u t e r a i d e d d e s i g n ) ，二维 c a d 昃能称作楚“计算税- 辅韵绘圈”( c o m p u t e r a i d e d d r a w i n g ) 。二维c a d 软件难以 提供遴露c a d c a m c a e 集成设计对联需的忍蠡数据，嚣魏无法避幸亍模叛装配、有 限元分板、连接数控机床等操搀，聪三缎c a d 软 睾除了能窦动生残工程霆纸羚，还 能独搬运用或者和其他专用软件相结合，完成上述一系列功能，此夕 三维软l 牛矮可 通过集中在其中的“高级渲染”模块，程电脑上威拟现实产品，从而大大加快产品 的开发速度i 4 】。对于抽油秆锻件而吉，采用= 维c a d 软件i b t e r c a d 设计时，其计 箨毛滋设计精度低，锻件体积计算误差大，不能满足精密模锻的设计要求。 本次拜发缩会撼游释精密镦锻点艺特点和生产的实际状况，系统采用了工艺文 传管理结合c a d 工艺设诗戆方案。工艺文 牛管理系统受麦戳往工艺文徉静麓理、查 询和最薮工艺文l 牛的存储、分类工作，势为王艺设计过程提供按拳支持；在c a d 设 计过稷中，以抽油杆精密模锻成形工艺为基础，利用u g 软传作为工艺设计软传的 开发平台。将抽油杆锻件的三维实体造烈与参数化设计相结含，实现抽油辑锻件的 三维c a d 设计u g 采用参数化技术，通过定义一组参数包括几何约束和尺寸约束 采控露l 设计豹结莱，并麓通过修改遮组参数来调整整个设计模型，因此，能更方便 黪龟建一系歹# 在形状_ 辍功貔上耱经的设诗方案，将大大掇高产品酌开发和设计速度。 1 2 国内、外概况 1 2 1 国内外抽油栉技术的开发研制情况 以美晷秘原苏联必代表的常热按洼抒国嚣龙避生产技术。采蠲离瀵藿静撞漓秆 钢材，并进行1 0 0 探伤，姆头镦锻是动化，锻模设计合理，锻造成晶率达9 7 ， 副锻模可锻秆头1 0 0 0 0 个。原苏联斯密特厂采用2 5 0 0 k n 平锻枧锻造1 3 2 8 牲n 撼 滴秆，采褥整体结构豹锻模；热蔻毽采灞擒涌秆奄随炉热楚建枫缀戢气体 0t h e n m e s s a g e b o x ( 。提示，该用户已经存在，请重新输入用户名- ) s l e u s e r n a m e s e t f o c u s 0 e l s e i n s e rl o g i n ( u s e r i d ，u s e r n a m e ，p a s s w o r d ，c o n f i r m p a s s w o r d ，u s e r t y p e ) 华中科技大学硕士学位论文 ：_ 2 = 2 _ # 目= _ # _ = = = ； v a l u e s ( ：i s _ u s e r i d ，：l su s e r n a m e ，：i s _ p s w , ：l s _ _ c o n f i r m p s w , ：l s _ u s e r t y p e ) u s i n gs q l c a ； i f s q l c a s q l n r o w s ot h e n c o m m i tu s i n gs q l c a ； e n d i f s t r i n gt s _ t e m p ，l su s e r i n t e g e rc o t t n t , i i s _ u s e r = s l e _ u s e r l d t e x t i f l sl l s e r ”t h e n c o u n t2l 轧l 。t o t a l i t e m s o i f c o u n t 0 t h e n f o r i = 1t oc o u n t i s t e m p = i b _ 1 t e x t ( i ) i n s e r ti n t ou s e r _ _ x mr i g h t ( u s e r i d , x m _ n a m e ) 戡i l e s ( ：l s _ u s e r , ：i st e m p ) u s i n gs q l c a ； i f s q l c a s q l n r o w s ot h e n c o m m i tu s i n gs q l c a ； e n d i f n e x t e n d i f e n d i f i fs q l e a 。s q i c o d e = 0h e n m e s s a g e b o x ( 提示，新用户+ l s _ u s e r i d + 建立完成1 ) i fi s v a l i d ( w _ u s e rs e e ) t h e nw u s e r s e e d w _ i r e t r i e v e 0 e l o s e ( p a r e n t ) e n d i f e n d i f e n d i f e n d i f e n d i f 数攥瘁缝护工俸溺祥蠢管纛员完成，其他厢户嫫型无此权限。数据的备份针对 具体顼星e 瘫容巍搀备份瑗骞，备份豹对蓠和备份豹路径。数据的备份工依分为数 据备份一一选择餐傍联晷帮冬份路径、数据浚复稻备份记孛乙一一照示备份历史记录 三部分。 华中科技大学硕士学位论文 3 3 2 文咎处理棱块 针对糖溜l 手类产磊豹实际生产浩溅，毅及铮对e a d 设计豹支持功麓，在文释 管理模块中，浆愿按产菇类别积型号区分工艺文传a 在数据库的设计过摆中，将不同类型的工艺文件当作一类文传存储，因此系统 采用这样的方法区分产品信息和文件性质：在存储时将产品类别、型号、生产厂家 这些信息集成到文件名中。也就是说，通过一个工艺文件的文件名，反应了它所代 表的相对应的工艺信息。 褥户执行文俘篱理功能，由予用户满性及权限项褥在黼户建立时已经设置宠毕 ( 除非用户懿王组鬟录改变) ，不爨懿鬟户瘊能操作鹣任务帮范爨是不丽静。管理员 霹以增删个产品类型或是生产厂容鲍题录，根擐生产蛇实际状提，锋砖每一个厂 家和产品，都会有棚对应的项目负责人，因此项朋负责人的权限局限于项目中，完 成工艺文件的增删。如图3 5 和图3 6 所示分别为用户浏览和存储文件的应用程序窗 口。 图3 w 5 工芑文件浏览 3 2 图3 - 6 工艺文件存储 对于整个系统来说，工艺文件的查询是支持c a d 设计的关键。如图3 - 7 为工艺 文件查询的对话框。如前所 述，因为已经将产品类别、型 号、生产厂家这些信息集成到 文件名中，所以针对文件名和 文件类别的查询，已经可以满 足用户需求。系统还提供了按 存储人，存储时间，以及文件 描述几种查询途径。 图3 7 工艺文件查询 华中科技大学硕士学位论文 = = = = = = = = = = = = = = ；= = = = = = # = 2 = = = = = = 口_ 3 3 3 网络通信模块 网络通信模块的任务是完成客户端的数据库配置以及局域网内的消息发送。 如前所述，系统采用客户机服务器的结构。系统数据库保存于服务器上，通过 s q l s e r v e r 2 0 0 0 作为数据库管理系统。客户端无须安装数据库管理系统而只需通过网 络配置，将应用程序所需的数据库管理系统配置为服务器的s q l s e r v e r 帐号( 如图 3 8 所示) 。所以应用程序中对于数据库的查询和操作都通过数据库管理系统在服务 器e 进行。 圈3 - 8 注册服务器 图3 1 0 接收消息 图3 - 9 发送消息 在局域网中发送和接收消息，通过服务器 在不同帐号的注册用户中进行。而且在数据库 中保留有发送者和接受者帐号、消息标题、消 息内容以及消息是否已读等信息( 如图3 8 和 3 - 9 ) 。用户s y s 发送消息给u s e r l ，在数据库 中备份消息，系统提示正确发送信息后，用户 u s e r ! 的应用程序响铃声提示。消息阅读后， 消息标记为已读，铃声停止。接收用户拥有将 消删除的权限。 3 4 应用程序设计关键技术 3 4 1 嵌入式s q l 技术应用 由于工艺文件管理系统采用s q l s e r v e r + p o w e r b u i l d e r 的方法构建a 因此在系统 中，将s q l 查询语言应用到p b 程序开发中进行数据库的操控是应用程序开发过程 中的一个技术要点。 当创建了带有表和视图的数据库之后，然后就是要与数据库系统进行通信来生 成和修改数据，每个数据库管理系统都有它自己的d m l ( d a t am a n i p u l a t i o nl a n g u a g e ： 数据操作语言) ，但是所有的数据操作语言都基于一种单一的s q l ( s t r u c t u r e dq u e r y l a n g u a g e ：结构化查询语言) 。 有三种主要的s q l 语句类型。最常用的是q u e r y 一一请求信息。其次是关于d a t a m o d i f i c a t i o n - - 一数据修改( 数据的增加、删除和更新) 的语句。最后一个类型是关 于系统和事务管理( 如创建表、授予安全权限、提交和事务回滚) 的语句。 在p o w e r b u i l d e r 中到处可以发现不同形式的s q l ，从最明显的嵌入式s q l 到最 不明显的数据窗口。 s q l 语句可以直接嵌入到p o w e r b u i l d e r 中，并且以他们在数据库画板中相同的 方式执行。在系统中很多地方采用嵌入式的s q l 语句。例如在创建用户时，需要管 理员给用户创建密码，检验两次密码是否相同，如果相同将密码存入数据库中，其 p o w e r b u i l d e r 程序中嵌入的s q l 语句为： i n s e ri n t o l o g i n ( u s e r i d ，u s e m a m e ，p a s s w o r d ，c o n f i r m _ p a s s w o r d ，u s e r t y p e ) v a l u e s ( ：l s _ u s e r i d ，：i s u s e r n a m e ，：l s _ p s w , ：l s _ c o n f i r m _ _ p s w , ：l s _ u s e r t y p e ) u s i n gs q l c a ； 其中：l s j s e r i d 等是绑定变量，这些绑定变量存储着代表用户信息的数据，将其 插入到名称为 o g i n 的表中，这样，绑定标量的数据就被插入到了相应表中的字段里。 这样就在p o w e r b u i l d e r 中通过s q l 语句将用户i d 、用户姓名、密码、确认密码、用 户类型的数据保存在数据库的表结构中。 华中科技大学硕士学位论文 = ：= = ；= ；= = = = ；= = = = = ；= = = = = = # = # 3 4 2t r e e v i e w 控件应用 p o w e r b u i l d e r 作为数据库的前端开发工具，具有极强的可视化功能，能方便的设计 出与w i n d o w s 风格相同的界面。与选项卡控件一样，t r e e v i e w 控件也是通常所说的 轮廓控件，一直是第三方控件的焦点。t r e e v i e w 控件的好处是可以在小量的空间里 显示大量的分层数据，并且可以只在需要它的时候检索数据。t r e e v i e w 控件提供一 下功能：通过可以展开或折叠的树节点遍历数据；图形和文本节点表示：拖放处理 等。 例如图3 - 1 1 为工艺文件的目录树形结构： 图3 - 1 1 工艺文件目录树形结构 但是与普通控件不同的是，t r e e v i e w 控件的开发技术一般较为复杂。用户必须 通过编写脚本向t r e e v i e w 添加项目。 与本系统有关的t r e e v i e w 控件开发时用到的t r e e v i e w 的函数和事件主要有： i n s e r t i t e m l a s t 函数：在指定层次的最后一个位置上插入一个列表项； f i n d i t e m 函数：根据列表项位置返回指定列表项的句柄； g e t i t e m 函数：得到指定旬柄的完整列表项； e x p a n d i t e m 函数：展开指定的列表项： k e y 事件：当用户按下某个按键时触发： i t e m e x p a n d e d 事件：当某个节点被展开后触发； i t e m c o l l a p s e d 事件：当某个节点被折叠后触发； t r e e v i e w i t e m 对象是个系统结构，通过该结构可以对树形控件中指定列表项的具 体的各项属性进行操作。t r e e v i e w i t e m 对象的重要属性： l e v e l ：节点在树形控件中的层次； l a b e l ：节点的显示文本： p i c t u r e i n d e x ：节点的图片索引； s e l e c t e d p i c t u r e i n d e x ：该节点被选中时的图片索引 在应用中，如图3 - 5 的工艺文件浏览窗口中的1 r e e v i e w 控件为例，在c o n s t r u c t o r 0 事件中构造控件初始状态；c l i c k e d o 事件展开或折叠节点；d o u b l e c l i c k e d 0 1 1 l 件打开节 点指向的文件：r b u 雠o n d o w n o 事件向节点插入新项目、删除或者修改节点值。 3 4 3o d ：控件技术应用 o l e 技术在本系统中非常重要，因为它对于工艺文件管理系统和c a d 设计系统 起到了一个桥梁的作用。 所谓o l e ，就是对象链接和嵌入，是一套标准的接口，允许在w i n d o w s 环境中 集成多个应用程序。通过这些标准接口，o l e 允许应用程序使用彼此的数据或者对 象，以及调用彼此的服务。o l e 对象可以属于任何不同的类型：文档、工作表、图 象或者用户控件等等。o l e 通信常发生在服务器和客户机之间。服务器创建和维护 一个或者多个o l e 对象。常见的实例是将一幅以m i c r o s o f te x c e l 创建的图片嵌入到 一个w o r d 文档中。在这个示例中，e x c e l 作为o l e 服务器，w o r d 作为客户。这个 w o r d 文档既可以嵌入图片，也可以链接到这幅图片。如果嵌入图片，则数据物理地 存储在这个w o r d 文档中。也可以将图片链接到一个文件，在这种情况下，w o r d 存 储一个指向原来地e x c e l 文档的引用。 关于o l e 的最常见问题是嵌入对象和连接对象之间的区别。嵌入对象存储在应 用程序中。o l e 数据对象保留了原来的o l e 服务器应用程序的全部功能，但是文档 从物理上仍然位于容器应用程序中。对于不需要改变的数据( 例如信件模板) 来说， 嵌入是非常有用的。所有的客户都可以编辑嵌入对象中的数据，但是不能够保存这 些改变，因为在物理意义上对象是e x e 的一部分。如果需要更新嵌入对象，必须重 新创建这个应用程序。在这里，用户可以改变嵌入对象，然后使用一个新的文件名 称来保存所作的改变。如果需要提供更新一个o l e 对象的数据并且使得文档能够保 留这些改变的能力，则必须将对象链接到该文件。应用程序保留了个指向数据的 引用，但是不包含实际的数据。p o w e r b u i l d e r 提供o l e 对象的视觉演示，但是仅用 华中科技大学硕士学位论文 = 一= = = = = = = = # = = = = = = = = = = = = 。= ；= = ； 于显示目的。链接对象的优越性在于，如果任何应用程序改变了这个o l e 对象的数 据，这个改变都将反映到所有链接到这个文档的所有文档。 本系统如图示的o l e 功能，所应用的就是嵌入对象的方式，在应用程序中主要 做浏览用途。可以改变对象的数据，但是没有直接提供数据的保存功能，所以在添 加了编辑功能，用以进入数据对象的原始应用程序中编辑对象。 针对抽油杆生产的实际状况，本系统的文件主要是以下几种类型： 生产合同、生产计划一一w j r d 文档( d o e * x l s ) 工步图、模具图纸、装配图纸一- - a u t o c a d 文件( d w g ) 模具和模体的单位实体一- - u g 文件( p r o p o w e r b u i l d e r 提供了添加w o r d 几种文件格式的o l e 控件的功能。一些常用的文 件格式，如后缀为t x t 、b m p 、j p g 的文件也很容易被添加进去。对于a u t o c a d 文件， 使用v o l ov i e we x p r e s s 作为工具，v o l ov i e we x p r e s s 不但可以编辑d w g 文件，还提 供了添加控件所需的一系列事件和函数。同样，对于u g 文件，采用s p i n f i r e 作为 工具。 下面以系统中后缀为t x t 、b m p 、j p g 的文件为例，说明o l e 技术的实现。 b l o bb l o b _ p i c ，b l o b _ t e m p ，b i m e g e rl i _ f i l e n u m ，l o o p s ，i l o n gf l e n s t r i n gi s _ r o m p i s _ _ n a m e _ l a s t2d w1 g e t i t e m s t r i n g ( r o w , n a m e _ l a s t ) i sn 锄e _ l a s t = l o w e r ( 1 s _ n 锄e _ l a s t ) i st z _ _ n a m e5 d w _ 1 g e t i t e m s t r i n g ( r o w , t z _ n a m e ) l s _ x m b h 2 d w _ 1 g e t i t e m s t r i n g ( r o w , x m b h ) l s _ t d b z = d w1 g e t i t e m s t r i n g ( r o w , t d b z ) s e l e e t b l o bp i c i n t o ：b l o b _ p i c f r o mt z g l w h e r e ( t z 9 1 t z _ n a r n e2 ：l s _ t z _ n a m e ) a n d ( t z 9 1 x m b h = ：l s _ x m b h ) u s i n gs q ) c a ； c h o o s ec a s el sn a m e _ l a s t c a s e 。b m p o l ed w g v i s i b l e = f a l s e 华中科技大学硕士学位论文 c a s e p g c a s e t x t o l ew o r d v i s i b l e = f a l s e dp i c t u r e v i s i b l e = t r u e o l ee x c e l v i s i b l e = f a l s e m l et e x t v i s i b l e ；f a l s e p _ p i c t u r e s e t p i c t u r e ( b l o b _ _ p i c ) s e e t e m p 1 s _ l a b e l2l s _ t zn a m e s e e _ t e m p i sx m b h 2 i sx r n b h o l e _ d w g v i s i b l e = f a l s e o l e _ w o r d v i s i b l e ；f a l s e o ) e _ e x c e l v i s i b l e = f a l s e p _ p i c t u r e v i s i b l e = t r u e m l e t e x t v i s i b l e = f a l s e p _ p i e t u r e s e t p i c t u r e ( b l o b _ p i c ) s e e t e m p 1 s j a b e l = l s _ t z _ r m m e s e e _ t e m p i s _ x m b h 2 l s _ x m b h o l e _ d w g v i s i b l e = f a l s e o l ee x c e l v i s i b l e = f a l s e o l ew o r d v i s i b l e = f a l s e p _ p i c t u r e v i s i b l e = f a l s e m l et e x t 。s h o w o m l e t e x t v i s i b l e = t r u e i s _ t e m p 2 s l a i n g ( b l o b _ _ p i c ) m l e _ _ t e x t t e x t = i s _ t e m p 一一。 3 9 4 抽油杆精密模锻c a d 系统 如图2 - - l 所示，c a d 系统由锻件设计、工艺设计、模具设计和图纸输出四个部 分组成。在第二章中介绍了一般锻模设计的内容，结合抽油秆精密模锻的实际情况， 系统解决了锻件设计和工步设计中如下技术关键问题。 4 1 锻件设计 由于锻件设计的内容是完成锻件公差、机械加工余量、拔模斜度、圆角半径的设 计计算及技术条件的制定，考虑到抽油杆锻件及中间毛坯大部分属于轴对称图形( 除 去夹持部分) ，它的剖面几乎可以完全准确地表示出整个形状和尺寸( 如图4 - - 1 ) ， 这样的特性正好适合于在u g 环境下进行参数化处理。 图4 - 1 抽油杆热锻件 u g 的参数化技术提供了方便修改图形元素几何尺寸的途径。为了用户能够更为 直观的处理圆角公差、飞边槽尺寸，在u g 平台上的二次开发程序，使这一问题得 到了很好的解决a u g 提供辅助开发模块u g o p e nm e n u s c r i p t 和u g o p e nu i s t y l e r 以及u g o p e na p i 作为二次开发工具。为了实现与用户直接的对话，采用对话框 将锻件截面的尺寸要素修改在与用户交互的对话框中进行( 如图4 - - 2 ) 。 图4 2 锻件设计 在图中，“视图方向”用于选择抽油杆锻件的主剖面和r r 向视图。在u g o p e n 中，这个s c r o l l e dw i n d o w 控件p i e c e _ w h i c h _ v i e w 的回调函数为p i e c e _ w h i c h _ v i e w ， 用于在用户点击两个按钮时，在上方显示对应的示意图。下方的s i n g l e1 i s t 控件 p i e c ee x p r e s s i o nl i s t 用于显示视图方向上的尺寸参数，其回调函数为 p i e c ee x p r e s s i o n 。 控件 用于修改相应的1 i s t r e a lp i e c em o d i f ye x p r e s s i o n 尺寸参数，其回调函数为p i e c e _ m o d i f y _ e x p r e s s i o n 。 在工作界面的上面有两个按钮，分别代表锻件的主剖面和夹持段的方部。点击 主剖面或者r - r 按钮，在界面的中部会就显示与之对应的工程图，工程图上标识有 该视图方向上用到的尺寸参数，方便用户理解每个尺寸参数的位置和含义，同时在 界面的下部会列表显示该视图方向上所有的尺寸参数表达式，包括尺寸名称和尺寸 数值。用鼠标选中列表框中的个尺寸表达式，在列表框下面的一个小窗口里面就 可以修改该表达式的数值。把需要修改的尺寸修改完毕后，单击o k 或者a p p l y 就 可以更新锻件实体，产生用户需要的新锻件。当然，如果用户对尺寸产生修改的不 4 l 华中科技大学硕士学位论文 ：4 。一 当，也可能会出现错误或者得不到预计的结果。因为系统的参数化技术的基准点是； 原始图和修改后的图形在结构上是不变的，如果由于用户对尺寸参数的修改丙改变 了原来的图形结构或者产生尺寸约束的冲突，就不会得到正确的结果，所以用户对 尺寸参数的修改要保证合理。 4 2 工步设计 抽油杆精密模锻工艺采用平锻机，其工艺设计必须满足平锻工艺工步设计所遵 循的步骤和经验规律。 在u g 平台上进行锻件设计后得出的热锻件三维实体，在得到其体积信息后， 可计算出原始坯料的尺寸： ，一f a x 4 铲、可 其中：，o 坯料锻压部分长度 熟锻件体积 a 锻件热膨胀系数。一般取 哦一一坯料直径 抽油杆锻件由于成型过程中镦锻长度比较大，属于多工步镦锻。多工步镦锻成 型过程中，毛坯长径比和镦锻工步数一般满足这样的规律： 】3 d os ，o - 1 6 5 磊 五次聚辩 9 , 7 磊，0s 1 3 a o 四次聚料 6 5 吨s ，0s 9 7 d o 三次聚料 3 9 a os 厶6 5 哦 二次聚料 7 0 3 9 a o 一次聚料 但对于抽油杆精密镦锻而言，其实际镦锻长度随镦锻工步不同而不同。以4 5 0 b 一2 2 加强杆为例： 第一和第二工步的分模面为a a 截面。第一工步中，为了减少镦锻长度，在 c - c 截面保留3 0 c m 的圆柱段，实际镦锻长度为a a c c 段。第二工步中，由于分模 华中科技大学硕士学位论文 = = ；= e = = ；= = = = = = ；= = = = = = = = = = = = ；= ；g 面与第一工步为同一截面，分模面左边部分不再有聚料长度( 只需合理安排直径以保 持其充满状态) ，其镦锻长度则为a a - e e 段。 预成型和成型工步的分模面则为 b b 截面。成型工步与预成型工步相比， 镦锻长度同样减少到b b - f f 的长度。 由此看来，随着镦锻的进行，其实际 聚料部位和长度变化很大。而且毛坯直 径不断增大，其长径比随之有很大变化， 所以上面的镦锻规则所计算出的聚料次 数不能如实反应真实的聚料次数。 镦锻工步的设计与各个工步毛坯的 形状紧密相关，毛坯聚料中，还要满足： 1 1 0 ，卢s 3 o 且以兰以一l ，展蔓n 一 其中以2 鲁成= 等 图4 - 3 工步示意图 考虑到以上因素，系统在进行工步设计时采用优化设计方法。即在毛坯设计中 采用优化设计方法；在聚料次数上同样采用优化设计方法。 1 在毛坯设计中，毛坯体积与长度要同时满足与的条件。必须通过优化设 计改变毛坯形状与尺寸，以达到其合理的取值。 2 在聚料次数根据毛坯的形状及尺寸参数确定，在满足镦锻条件的情况下通过 调整毛坯参数尽量减少聚料次数。 系统实现工步设计计算机辅助优化设计的流程如图4 4 ： 4 3 圈4 4 工步设计过程流程图 锻件设计出后，系统计算出热锻件体积，进而由不充满系数得到原始毛坯的体 积和长度以及一道毛坯的体积( 如图4 5 ) 。然后输入一道毛坯的杆端直径和一道凹 模内腔长度( 由热锻件参数确定) ，系统即可得到毛坯的尺寸参数( 如图4 6 ) 。 一道毛坯与原始毛坯相比，尺寸参数增加很多。系统只需输入两个已知参数r a 和e 以及由原始毛坯体积计算得出的一道毛坯体积，即可得到其他六个未知参数。 下面讨论几个参数的设计计算方法： 华中科技大学硕士学位论文 图4 - 5 锻件及毛坯体积 在平锻工步设计中，对道毛坯设计来说：，8 、r c 、r d 、f 、g 几个参数与 原始毛坯镦锻部分的长径比f 0 西一般满足下表所示关系： 表4 - 1 锻件尺寸参数关系表 l 。f d o r b，c，dfg 1 3 蟊t o 1 6 5 d o1 5 r o1 1 8 r o1 0 4 r o1 4 t o3 r o 9 7 d o 矗1 3 a o 1 5 r o1 2 t o 1 0 5 r o1 4 r o 3 r o 6 5 d o 厶s 9 7 哦1 5 r o1 2 r o1 0 5 r o1 4 r o2 t o 3 9 a o f o 6 5 哦1 3 7 1 3 7 r o1 0 5 r o，0 系统自动计算l o d o 的值，根据表中取值范围确定这五个参数的值。因为此时一 道毛坯体积已经由原始毛坯计算出来，长度h 即可由其与一道毛坯体积的函数关系 计算出来。 这样，即求出道毛坯的所有尺寸参数。但是一道毛坯的长度与原始毛坯长度 差必须满足p 值的范围，因此系统检验p ，如果p 值不合理，那么必须通过图4 - - 7 的毛坯设计程序修正其尺寸参数，通过优化设计使p 和1 的值都符合工步要求。 露4 一遂互步设谤 图4 7 毛坯参数修正 4 3 应用实例 图4 - 8h y 4 5 0 - - 0 2 2 模体和镶块装配 在利用本系统为胜利石油管理局工程机械总厂设计的h y 4 5 0 - - 0 2 2 加强型抽油 杆的设计过程中，利用工艺文件管理系统查询文件名“h y 4 5 0 0 1 9 一p a n ”得到与 h y 4 5 0 - - 0 2 2 相似的h y 4 5 0 - - 0 1 9 加强型抽油杆的工步图，锻件图及模具的三维实 体。 进入到u g 中的c a d 设计模块，打开数据库中h y 4 5 0 - - 0 1 9 抽油杆的锻件图， 根据h y 4 5 0 - - 0 2 2 抽油杆零件图进行锻件设计( 图4 - 2 为锻件设计对话框) 。 而后进入工艺设计模块，系统首先获取锻件体积，在图4 5 的对话框中，根据 热锻件体积及模具不充满系数得出原始毛