UG环境下叶片锻件测具样板的二次开发.pdf

匝圈 铸 造 UG环境下叶片锻件测具样板的二次开发 盖超 陈 伟 吕彦 明 江南大学 机械 工程掌院 无锡 2 l 4 l 2 2 摘要 分析了在 UG环境下 手工绘制 叶片测具样板 的过 程 并通过 G R I P语 言编程 实现 叶片测具样板 的 自动 生成程序 该程序采用简单 的人机交互方式 在 不需要手 工绘图的情况下就能得 到测具样板 的轮廓线图和数据点坐 标 具有使用方便 通用性强 能适合各种不 同类型的叶片等优点 大大提 高 r1 二 作效率 关键词 叶片 测具样板 U G O p e n G R I P 二次开 发 中 图分 类 号 T G3l 2 文 献 标 识 码 B 文 章 编 号 1 0 0 1 3 81 4 2 0 0 6 l 7 o o 5 4 0 3 Cr e a t i ng Pr o fil e Ga u ge o f Bl a de Fo r g i ng s Thr o ug h UG Ope n GRI P GAI Cha o CHEN W e i LV Ya n mi n g S c h o o l o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g S o u t h e r n Y a n g t z e U n i v e r s i t y Wu x i 2 1 4 1 2 2 C h i n a Ab s t r a c t An a l y z i n g t h e p r o c e s s o f d r a wi n g the p r o fi l e g a u g e o f t u r b i n e b l a d e o n t h e UG e n v i r o n me n t a n d t h r o u g h t h e GRI P p r o g r a mmi n g l an g u a g e a n e w wa y t o a u t o ma ti c a l l y c r e a t e the p r o fi l e g a u g e o f t u r b i n e b l a d e wa s i n t r o d u c e d W i t h the n e w d e s i g n me tho d i t u s e d e a s y h u man c o mp u t e r i n t e r a c t io n d i a l o g b o x W i tho u t an y ma n u a l d r a wi n g us e r s C a l l g e t the p r o fil e o f th e g a u g e an d c o o r d i n a t e s o f the p o i n t s i n the c o n t o u r s in e v e r y s e c ti o n o f the b l a d e b o d y I t c a n b e u s e d e asi l y an d C an c r e a t e the p r o fi l e g a u g e o fan y t y p e s o f t u r b i ne b l a d e S o thi s wa y C an i n c r e ase the wo r k e ffi c i e n c y g r e a t l y Ke y wo r d s t u r b i n e b l a d e p r o fi l e g a u g e UG Op e n GRI P f u r t h e r d e v e l o p me n t 叶 片是汽 轮 机 水 轮 机等 机械设 备 中 的关键 零件 叶 片表面模 型 是通 过风 洞试 验 水地 试验 获 得 的 至今 还无 法用 数 学方 程进 行描 述 1 设计 加工叶片首先要用测量仪测出模型各截面轮廓线 工 程 上 称 为 型线 上 一 系 列 点 的 坐标 然 后 用 三 维绘 图软 件 如 UG P r o E 将这些给定 的型值点 连 成样 条线 再 用光 滑 的 曲面把这 些样 条线 连 成 整 体 最后仿 真加 工生 成 刀位 文件 经 过后置 处 理 生 成 NC代码 进行 加工 U n i g r a p h i c s UG 是 当今 应 用 较 为 广 泛 的 C AD C A E C A M 高端 软 件 并 向用 户 提供 了功 能 强大 的二 次开 发 工具 U G O p e n G R P 可 以在 叶 片造 型 与加 工方 面 发挥 巨大 的作 用 本 文 以 U G NX 4 0作 为 开 发 平 台 利 用 二 次 开 发 工 具 UG O p e n G R I P语言 采用人机交互方式 结合叶 片测具 样板 的设 计特 点 开发 出通 用性 强 使 用 方 便 的样 板 自动生 成程 序 1 叶片测具样 板的设 计过程 收稿 日期 2 0 0 6 0 5 1 9 作者简 介 盖超 1 9 7 8 一 男 江苏无锡人 硕士研究生 研 究方向 模 具 C AD CA M 电话 1 3 5 1 1 6 5 2 1 4 9 E ma i l g a i c h a o 1 9 78 y a h o o c o m c a 在 实 际生产 中 通 常是 用 叶片截 面型 线检 测 样板 简称测具样板 来检验叶片形状是否合格 使用测具样板进行检测时 是靠与叶片各截面背 弧 和内弧 型线完 全 吻合 的刃 口形 状去 匹配 叶 片成 品 的型线 以此 来 确认 叶 片 成 品是 否 达到 加工 要 求 通常用线切割来加工叶片的测具样板 设计前 必须首先对叶片型线进行修整 并加放足够的余 量 然 后 在得 到 的新型 线上 获得 一 系列众 多 点 的 位 置来 生 成 NC代码 除 此 以 外 还 要 有 进 出气 边的角度线 用于检测截面型线 的余量是否加在 法线 上 设计 画图时 由于叶 片每一 个截 面均 不相 同 对于若干个典型的截面要分别加工不同的样 板才 能达 到检 测 的效果 故设 计测 具样 板时 要对 每一 个截 面 型线 以固定 间 隔画一 系列 纵 向 的直线 与型 线相 交 找到交 点 的坐标 对 于 背弧 检测 样板 还要画出进 出气边 型线两端 的角度线 并求 出 角 度线 与 x轴 的夹 角 把 这 些数 据 写入 背弧 和 内 弧参数表中 再画出每一个截面背弧和内弧 的检 测样 板 因为背 弧 的形状 是 向外 凸 出的 内弧是 向 内凹 的 所 以背 弧检 测样板 刃 口型 线 的形状 应该 向样 板一 侧 凹进 而 内弧 检测 样板 刃 口形状 向样 板外 凸出 见图 1 所示 这样才完成了叶片测具样 板 的设计 工 作 热加工工艺 2 0 0 6年第 3 5卷第 l 7期 维普资讯 图 1 叶 片 截 面型 线测 量 样 板不 意 图 企 业设 计人 员反 复 的从 事这 些工作 需 要 大 量 的时间 且工 作量 非 常大 利用 UG强 大 的二 次 开发 功 能来 设 计 一 套 测具 样 板 自动生 成程 序 可 以大大减轻设计技术人员的劳动强度 使其工作 重点转移到创造性的工作上 提高生产率 叶片测具样板的程序设计框 图如图 2 厂 上 凸 样板线圈 执行 g r x程序 王二 人机 交互语句 下 凹 二 样板线图 三 气 边 在x 轴 正 方 囹l进气 边 在x 轴 正 方 向l 烹 生 点生成型线样板数据I I读点生成型线样板数据 l 矍壁笙塞I 图 2 测具样板程序设计框 图 实 际 的叶 片结构 千变 万化 如果不 用 人机 交 互 方式很 难 做到 通用 考 虑到 叶 片的形 状 不管 怎 么变化 总离不开型线 向上凸或向下凹两种情形 故程序 中应该体现对这两者的区别 另外 在读点 并输出数据表时 需要得到进气边角度线和出气 边角度线的角度值 由于进 出气边在 x轴的正 或 负 半 轴对 结果 有 很 大 的影 响 所 以 在 程 序 里 也 应该 区分 这 两种情 况 2叶片 测具样板 的二次 开发 G R I P Gr a p h i c s l n t e r a c t i v e P r o g r a mmi n g 是 UG 内嵌 的 专用 图形 交 互 编程 语 言 用 户通 过 G R I P 语 言 编程 能够 自动 完成 在 U G 下进 行 的绝 大 部分 操作 如实体建模 工程制图 制造加工 系统参数 控制 文件管理 图形修改等 G R I P语言与一般通 用语言一样 有完整的语法规则 程序结构 内部 函数 G R I P程序同样要经过编译 链接后 生成可 执 行程 序 才能 运行 2 3 编写叶片测具样板的程序可以在 n o t e p a d编 辑器下书写源代码 取名 c e j u y b g r s 存盘 然后到 UG 0提供的 g r a d e下进行编译 生成扩展名 为 的编译文件 再对其进行链 接 生成可执行 的 G RI P文件 扩 展名为 g r x 调用 c e j u y b g r x文 件 可通 过 UG 下 的快 捷 键 C R T L G运 行 c e j u y b grs 部分程序如下所示 测具 样板 型线 和读 点程 序 E NT I T Y b e i s p l 1 0 0 n e i s p l 1 o o c u r s 3 p t 8 p t t 2 0 0 l l n r e f p t 3 c p t 2 0 0 p o t c l e 2 j i n q i 1 0 0 c h u q i 1 o o i n tp t 2 l fi a 1 0 0 r g n 1 0 0 s t l n 1 0 0 e d l n 1 0 0 md l n 1 0 0 I n s l n a 1 o o o h a b 1 0 0 0 l n c 1 0 0 0 l n d 1 0 0 0 l n 1 9 fi t 4 c r 8 o b j 1 0 0 NUMB E R N 1 3 N3 3 f x f y f z L A MD mi n d 7 n l l m A B E P T A O U 4 F A I 4 c p r 2 0 0 d p 1 3 d p 2 3 d p 3 m 3 C d a O b 0 f a g l l a g l 2 ma t 1 2 d x l d x 2 d y l d y 2 s t r i n g t 1 5 0 t 2 5 0 t 3 5 o t 4 5 0 t 5 5 0 t 6 5 0 t 7 5 0 t 8 5 0 t 9 5 o el I DE N T 选择背弧样条线 b e i s p l c n t n u m r e s p J UMP e 1 t e r m r es p e 2 I DE N T 选择 内弧样条线 n e i s p l c n t n u m r e s p J UMP e 2 t e r m r es p e 3 I DE N T 选择进气边小 圆 j i n q i c n t n u m r e s p J UM P e 3 t e rm r es p e 4 I D E N T 选择 出气边小 圆 c h u q i c n t n ll m r e s p J UMP e 4 t e rm r es p e 5 me s s g 接下来读点并输 出表格 e 6 i d e n t 请选择进气边角度线 s t l n c n t n u m r e p j u mp e 6 t e rm r e p e 7 i d e n td 请选择出气边 角度 线 e d l n c n t n u m r e p j u mp e 7 t e rm r e p 判断背弧曲线的凹凸 e 8 c h o o s e 请选择背弧型线的形状 背弧向 Y轴正 向凸 出 热加 工工 艺 2 0 0 6年 第 3 5卷 第 l 7期 5 5 维普资讯 背弧向 Y轴负 向凸 出 r e p j u mp e 8 t e r m e 9 e l 0 r e p e 9 判断哪端大 f 6 c h o o s e 请选择在 x向较大的一端 进气边在 x的正方 向 出气 边 在 x的 正 方 向 r e p j u mp f 6 t e rm t 7 t 8 r e p t e rm ha l t 3 实例 应用 本文以 QY 4 2 4 L DH型号叶片为例 来说明 测具 样板 的 自动生 成过 程 进 入 UG 环境 后 按 快 捷 键 C R T L G 出 现 执 行 G R I P对 话 框 选 择 c e j u y b g r x 运行后 UG界面上就会弹 出选择实体 的对话框 按照提示栏要求依次选择各截面背弧 型线 内弧型线 进气边小 圆和 出气边小 圆 以生 成截 面进 出气边 角度 线 见 图 3 墨 如 矗 m塞 眦 篁 茹 亭 毒差 一 置 接 着 弹出选 项对话 框 用 户 可根据 图形 显示 屏 上 显示 的型线 形状 作 出判 断 生成测 具 样板 的 轮廓 线 图 由于该 叶片截 面 的形状 是背 弧在 上 的 故 背 弧检测 样 板应该 位 于背 弧之 上 而 内弧检 测 样板应该位于内弧之下 即背弧检测样板在上方 内弧 检测样 板 在下方 图 4所 示 为某 截面 测具样 板轮廓线图 样板图形建立以后 便要 画线读交点的坐标 和进 出气 边角 度线 的角 度 屏幕 上 出现选 项对话 框 用 户 可 根据 进 出气 边 相 对 于 z方 向 的位 置 进行判断 生成各截面背弧和内弧型线数据点坐 标 和角度 线角 度值 的表 格 二 图 4 Q Y 4 2 4 L DH型叶片测具样板 生成 图 表 1 表 2两 张 表格 是 同一 张 表 的上 部 和下 部 表 1 反 映的 是背 弧检 测样 板刃 口型线上 部分 点的坐标值 第一行是截面名称 第二行是每个截 面 的位 置 由于各截 面均 与 轴垂 直 故截 面上 任 何点的 坐标值均相等 第一列是各点的 坐标 值 本程序从坐标原点出发 作了一系列与 Y轴平 行 间 隔为 2 n l m 的纵 向线 共 与 每一 个截 面 的背 弧 型线 相交 得 到 间距很 小 的许 多个 点 找 到 交 点 并读 出交点的坐标值 由于某条直线与背弧型 线的交点横坐标值都是相同的 故可以单独写成 一 列 纵 坐标 值就 写 到表格 中相应 的截 面位 置下 型线 的端点 坐标 值 写在各 截 面 的首尾 中间用 斜 杠 来 区分 和 值 表 2表 示 的是 各截 面 背弧 检 表 1 QY 4 L D H 型叶片 背弧检测样 板型线 部 分 数 据 点 表 i n n 1 截 面名 称 A A B B C C D D E E Z 0 o o 5 2 9 5 1 0 5 9 0 1 5 8 8 5 21 1 8 0 r 7 06 一 33 D 33 5 2 5 3 9 1 8 3 6 1 1 8 9 0 6 2 2 8 4 一 3 2 0 O 3 0 8 6 3 0 7 3 0 0 O 一 0 08 0 2 9 0 5 0 2 68 6 3 2 2 8 0 O 2 9 2 2 4 3 2 2 0 4 8 6 6 8 1 2 6 0 O 5 3 6 4 5 3 4 l 3 6 6 5 4 8 O3 2 4 0 O 7 43 6 3 6 6 1 1 7 8 8 8 97 2 2 0 O 9 1 9 7 9 8 7 5 6 8 9 2 9 7 1 2 0 0 O 1 0 6 5 9 3 5 8 81 9 71 1 0 2 8 1 8 0 O 1 1 8 3 1 0 5 0 9 8 8 1 0 3 2 1 0 7 0 表 2 QY 4 L D H 型 叶片 背弧检测样 板进 出气 边角度线 部 分 角 度 值 表 3 4 4 5 3 6 7 7 4 8 8 8 4 6 9 0 5 5 3 5 卢 6 7 0 0 6 0 6 8 5 5 2 6 6 7 2 1 5 0 0 4 测样板进 出气边角度线与 轴夹角的数值 其 中进 气 边 角度线 夹 角 为 出气边 角 度线 夹 角 为 内弧 型线 检测 样 板的生 成 同背 下转 第 6 0页 热加工工艺 2 0 0 6年第 3 5卷第 1 7期 维普资讯 表 2 优 化 前 后 温 度 表 时间 mi n 0 4 8 1 2 1 6 2 0 2 4 2 8 3 2 3 6 4 0 4 4 优 化 前 2 2 8 7 1 5 5 2 1 4 2 5 2 2 8 7 3 4 6 3 8 4 4 3 9 4 8 3 5 4 4 6 1 2 优化后 2 0 6 3 1 0 5 1 4 9 1 8 2 2 2 9 2 7 3 3 1 7 3 6 1 4 0 9 4 6 2 5 2 3 时 间 rai n 4 8 5 2 5 6 6 0 6 4 6 8 7 2 7 6 8 0 8 4 8 8 9 2 优化 前 6 8 0 7 5 6 7 8 3 8 4 0 8 8 0 9 4 5 9 9 7 1 0 3 1 1 0 5 0 1 0 7 5 1 1 0 0 l 1 3 0 优化 后 r 5 8 8 6 4 9 7 1 2 7 7 6 8 4 1 9 0 5 9 7 2 1 0 2 1 1 0 4 4 1 0 6 5 1 0 8 6 1 1 o o 时 间 rai n 9 6 1 0 0 1 0 4 1 0 8 l 1 2 1 1 6 1 2 0 1 2 4 1 2 8 优化前 1 1 5 6 1 1 8 4 l 1 9 0 l 1 9 7 1 2 0 4 1 2 1 0 1 2 1 5 1 2 2 1 1 2 2 2 优化 后 T l 1 2 7 1 1 5 7 l 1 8 0 l 1 8 6 l 1 9 2 1 1 9 4 l 1 9 7 l 1 9 8 1 2 0 0 魁 赠 时 间 mi n 图 3 优化前后的升温曲线 比较 1 在加 热 过程 中 钢坯 内外 温 差 钢 坯 的 断 面温 差随 加热 时 间先 增大 后减 b 用 有 限差 分 计 算得到的钢坯温度分布及其变化趋势符合实际情 况 2 用可变 容差 法优 化后 的升 温 曲线 与时 间 坐标所围成 的面积最小 优化后的升温曲线能满 足加 热工 艺 的要 求 又可 以减 少能耗 还可 减少 部 分钢 坯 的过 热或 过烧 3 在有限差分计算过程 中 随着 网格划分数 目的增 多 即随着 离 散方 向数 目的增 加 可提 高 计 算结果的精度 但程序运行时间也相应增加 实际 应用时应 同时兼 顾优化精 度和运行时 间的要求 参 考 文献 1 杨永耀 吕勇哉 钢坯加热炉计算 机控 制动态数学模型的开发 J 自动化学报 1 9 8 7 1 3 4 2 5 2 6 2 杨永耀 吕勇哉 加热 炉多 模式 控制 J 冶 金 自动化 1 9 9 1 1 5 5 1 5 1 9 3 S a l t e r F M Co s t i c k J A Ma t h e ma t i c a l mo d e l o f t h e h e a t t r a n s f e r wi t