AutoCAD二次開發(fā)在葉片鍛模設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

劉明松 謝 彬 李 波 何應(yīng)強(qiáng)

(東方汽輪機(jī)有限公司制造技術(shù)處，四川618000)

AutoCAD二次開發(fā)在葉片鍛模設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

劉明松 謝 彬 李 波 何應(yīng)強(qiáng)

(東方汽輪機(jī)有限公司制造技術(shù)處，四川618000)

利用AutoCAD的開放性平臺(tái)并根據(jù)葉片鍛模設(shè)計(jì)的需要開發(fā)了VisualLISP程序，自動(dòng)生成和優(yōu)化葉片鍛模進(jìn)、出汽邊分模線，并在實(shí)際葉片鍛模設(shè)計(jì)中得到成功運(yùn)用。該程序不僅提高了葉片鍛模設(shè)計(jì)的效率及準(zhǔn)確性，而且為今后同類VisualLISP程序的開發(fā)提供了經(jīng)驗(yàn)與技巧。

AutoCAD二次開發(fā)；VisualLISP；葉片鍛模

AutoCAD是目前應(yīng)用最廣泛的CAD系統(tǒng)之一，AutoCAD 功能強(qiáng)大，簡單易用，但實(shí)際工作中如果完全采用CAD通用命令進(jìn)行模鍛葉片鍛模設(shè)計(jì)，其使用效率較低，往往需要根據(jù)用戶要求進(jìn)行二次開發(fā)[1]。本文在AutoCAD VisualLISP環(huán)境下開發(fā)了葉片型線進(jìn)、出汽邊直線化處理實(shí)例，提高了葉片鍛模設(shè)計(jì)的效率及準(zhǔn)確性。

1 葉片鍛模設(shè)計(jì)介紹

汽輪機(jī)葉片是汽輪機(jī)核心部件之一，其中大部分葉片采用模鍛毛坯，葉片鍛模設(shè)計(jì)的具體流程見圖1。需要先處理葉片型線，然后根據(jù)葉片產(chǎn)品圖繪制相應(yīng)鍛件圖，最后根據(jù)鍛件圖來設(shè)計(jì)葉片鍛模，其中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)就是對(duì)大量的葉片型線數(shù)據(jù)進(jìn)行處理[2]。一種葉片一般有十幾個(gè)截面，截面型線數(shù)據(jù)量大，對(duì)每一個(gè)截面型線做同樣的處理，工作繁雜而且重復(fù)，若采用 AutoCAD自身命令來完成，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且容易出錯(cuò)。

圖1 葉片鍛模設(shè)計(jì)流程Figure 1 The design process for blade forging die

圖2 典型模鍛葉片型線圖Figure 2 The drawing of typical die forging blade

圖3 模鍛葉片鍛模分模線處理Figure 3 Blade forging die parting line processing

2 程序編制思路

典型模鍛葉片型線圖如圖2，鍛件型線需在零件型線基礎(chǔ)上加放余量后，進(jìn)行進(jìn)、出汽邊處理。處理方法是將進(jìn)、出汽邊分模線處理成一條空間直線或折線，這樣有利于金屬充型及后續(xù)鍛件飛邊切除。

以往模鍛型線進(jìn)、出汽邊直線化處理如圖3所示。將各型線截面垂直于打擊方向的最遠(yuǎn)坐標(biāo)點(diǎn)分別向兩端偏移一定距離得到各型線截面實(shí)際最遠(yuǎn)坐標(biāo)點(diǎn){(xi,yi)|i=1,2,...n}并在坐標(biāo)系中畫出，然后將首截面與尾截面坐標(biāo)點(diǎn)連接即為分模線，這種處理方式隨著葉片汽道長度增加，偏差會(huì)加大，造成最終葉片鍛件進(jìn)、出汽邊余量很大。

根據(jù)上述介紹，本程序擬利用最小二乘法原理，通過回歸擬合在空間擬合出一條空間直線y=ax+b，盡可能保證直線經(jīng)過多數(shù)點(diǎn)。分析誤差函數(shù)：

e=∑(yi-axi-b)^2

(1)

求偏導(dǎo)為：

de/da=2∑(yi-axi-b)xi=0

(2)

de/db=-2∑(yi-axi-b)=0

(3)

于是得到關(guān)于a,b的線性方程組：

(∑xi^2)a+(∑xi)b=∑yixi

(4)

(∑xi)a+nb=∑yi

設(shè)A=∑xi^2,B=∑xi,C=∑yixi,D=∑yi，則方程簡化為：

Aa+Bb=C

(5)

Ba+nb=D

(6)

從而解出a,b得：

a=(Cn-BD)/(An-BB)

(7)

b=(AD-CB)/(An-BB)

(8)

然后根據(jù)直線斜率計(jì)算每個(gè)截面最終擬合后的坐標(biāo)最遠(yuǎn)點(diǎn)即分模點(diǎn)，分模點(diǎn)數(shù)據(jù)根據(jù)需要保存為TXT或IBL文件，以便后續(xù)導(dǎo)入三維軟件中。

3 程序編制

根據(jù)程序編制思路，主要步驟是采集每個(gè)截面的進(jìn)、出汽邊最遠(yuǎn)坐標(biāo)點(diǎn)，然后利用最小二乘法擬合出葉片進(jìn)、出汽邊直線，最后根據(jù)所得斜率計(jì)算出每個(gè)截面的最終分模點(diǎn)，主干程序如圖4所示：

圖4 編制的主干程序Figure 4 Compiled main programme

圖5 自動(dòng)生成的鍛模分模線Figure 5 Automatically generated forging die parting line

圖6 某模鍛葉片冷鍛件和鍛模三維模型Figure 6 The cold forging of a blade die forging and the three-dimensional model of forging die

4 實(shí)際運(yùn)用

在AutoCAD中調(diào)用fmx程序，處理某模鍛葉片鍛模分模線，由程序自動(dòng)生成相應(yīng)的鍛模分模線見圖5。程序自動(dòng)標(biāo)注分模線相關(guān)尺寸并采集型線截面數(shù)據(jù)直接生成截面IBL文件，導(dǎo)入三維軟件后生成的冷鍛件及鍛模三維模型如圖6。若對(duì)最終分模線數(shù)據(jù)不滿意，用戶可采用該程序快速調(diào)整。整個(gè)鍛模設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)、修改，效率及準(zhǔn)確性得以大大提高。而且與以往憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方式相比，葉片鍛件的進(jìn)、出汽邊余量更小更均勻，節(jié)約了原材料，縮短了后續(xù)機(jī)加工周期。

5 結(jié)束語

將AutoCAD二次開發(fā)運(yùn)用到模鍛葉片鍛模設(shè)計(jì)中，以前需要幾天的型線處理工作，現(xiàn)在只需利用程序自動(dòng)完成相應(yīng)的處理，大大提高了工作效率及數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，尤其是在鍛造平衡角調(diào)整時(shí)快速實(shí)現(xiàn)葉片鍛模分型面的設(shè)計(jì)，節(jié)約了鍛模設(shè)計(jì)時(shí)間。

[1] 鄭立楷，等. VisualLISP應(yīng)用程序開發(fā)指南. 清華大學(xué)出版社，2006.

[2] 毛清軍. 鍛造葉片模具計(jì)算機(jī)輔助.東方電氣評(píng)論，2004，18(2).

編輯 李韋螢

Application of AutoCAD Secondary Developments in the Design of Blade Forging Die

LiuMingsong,XieBin,LiBo,HeYingqiang

VisualLISP program is developed by using the open platform of AutoCAD and according to the need of blade forging die design, and it can generate and optimize the inlet and outlet die parting line of blade forging die automatically, and it has been used in the design of a practical blade forging die successfully. This program not only improves the efficiency and accuracy of the blade forging die design, but also provides experiences and skills for the future development of similar VisualLISP programs.

AutoCAD secondary developments; visualLISP; blade forging die

2014—07—17

劉明松(1979—)，男，工程師，主要從事鍛造技術(shù)研究及技術(shù)服務(wù)工作。

TG156.3

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