AutoCAD二次開發在葉片鍛模設計中的運用

劉明松 謝 彬 李 波 何應強

(東方汽輪機有限公司制造技術處，四川618000)

AutoCAD二次開發在葉片鍛模設計中的運用

劉明松 謝 彬 李 波 何應強

(東方汽輪機有限公司制造技術處，四川618000)

利用AutoCAD的開放性平臺并根據葉片鍛模設計的需要開發了VisualLISP程序，自動生成和優化葉片鍛模進、出汽邊分模線，并在實際葉片鍛模設計中得到成功運用。該程序不僅提高了葉片鍛模設計的效率及準確性，而且為今后同類VisualLISP程序的開發提供了經驗與技巧。

AutoCAD二次開發；VisualLISP；葉片鍛模

AutoCAD是目前應用最廣泛的CAD系統之一，AutoCAD 功能強大，簡單易用，但實際工作中如果完全采用CAD通用命令進行模鍛葉片鍛模設計，其使用效率較低，往往需要根據用戶要求進行二次開發[1]。本文在AutoCAD VisualLISP環境下開發了葉片型線進、出汽邊直線化處理實例，提高了葉片鍛模設計的效率及準確性。

1 葉片鍛模設計介紹

汽輪機葉片是汽輪機核心部件之一，其中大部分葉片采用模鍛毛坯，葉片鍛模設計的具體流程見圖1。需要先處理葉片型線，然后根據葉片產品圖繪制相應鍛件圖，最后根據鍛件圖來設計葉片鍛模，其中最基礎的環節就是對大量的葉片型線數據進行處理[2]。一種葉片一般有十幾個截面，截面型線數據量大，對每一個截面型線做同樣的處理，工作繁雜而且重復，若采用 AutoCAD自身命令來完成，既費時費力而且容易出錯。

圖1 葉片鍛模設計流程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上加放余量后，進行進、出汽邊處理。處理方法是將進、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鍛件飛邊切除。

以往模鍛型線進、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坐標點分別向兩端偏移一定距離得到各型線截面實際最遠坐標點{(xi,yi)|i=1,2,...n}并在坐標系中畫出，然后將首截面與尾截面坐標點連接即為分模線，這種處理方式隨著葉片汽道長度增加，偏差會加大，造成最終葉片鍛件進、出汽邊余量很大。

根據上述介紹，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，盡可能保證直線經過多數點。分析誤差函數：

e=∑(yi-axi-b)^2

(1)

求偏導為：

de/da=2∑(yi-axi-b)xi=0

(2)

de/db=-2∑(yi-axi-b)=0

(3)

于是得到關于a,b的線性方程組：

(∑xi^2)a+(∑xi)b=∑yixi

(4)

(∑xi)a+nb=∑yi

設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)

然后根據直線斜率計算每個截面最終擬合后的坐標最遠點即分模點，分模點數據根據需要保存為TXT或IBL文件，以便后續導入三維軟件中。

3 程序編制

根據程序編制思路，主要步驟是采集每個截面的進、出汽邊最遠坐標點，然后利用最小二乘法擬合出葉片進、出汽邊直線，最后根據所得斜率計算出每個截面的最終分模點，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 實際運用

在AutoCAD中調用fmx程序，處理某模鍛葉片鍛模分模線，由程序自動生成相應的鍛模分模線見圖5。程序自動標注分模線相關尺寸并采集型線截面數據直接生成截面IBL文件，導入三維軟件后生成的冷鍛件及鍛模三維模型如圖6。若對最終分模線數據不滿意，用戶可采用該程序快速調整。整個鍛模設計可實現參數化設計、修改，效率及準確性得以大大提高。而且與以往憑經驗設計方式相比，葉片鍛件的進、出汽邊余量更小更均勻，節約了原材料，縮短了后續機加工周期。

5 結束語

將AutoCAD二次開發運用到模鍛葉片鍛模設計中，以前需要幾天的型線處理工作，現在只需利用程序自動完成相應的處理，大大提高了工作效率及數據準確性，尤其是在鍛造平衡角調整時快速實現葉片鍛模分型面的設計，節約了鍛模設計時間。

[1] 鄭立楷，等. VisualLISP應用程序開發指南. 清華大學出版社，2006.

[2] 毛清軍. 鍛造葉片模具計算機輔助.東方電氣評論，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，主要從事鍛造技術研究及技術服務工作。

TG156.3

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