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汽轮机叶片模具设计自动化关键技术研究

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第一章 绪 论

1.1引言

1.2国内外叶片锻造技术的现状

1.3国内外叶片CAD技术概况

1.3.1锻模CAD的发展与应用

1.3.2叶片锻模CAD的发展与应用

1.4 UG二次开发在叶片锻模设计中的应用

1.4.1 UG软件简介

1.4.2 UG二次开发

1.4.3国内叶片锻模CAD系统二次开发进展

1.5叶片锻造过程的CAE研究概况

1.6汽轮机叶片锻模设计流程

第二章汽轮机叶片余量设计CAD二次开发

2.1引言

2.2汽轮机叶片余量设计及二次开发基本原理

2.2.1汽轮机叶片余量设计的目的

2.2.2汽轮机叶片余量设计二次开发方法

2.3典型叶片锻件余量设计二次开发过程

2.3.1 W285形叶根余量设计方法

2.3.2 W285型叶片叶根左侧余量设计二次开发过程

2.3.3 W285型叶片叶根右侧余块设计二次开发过程

2.4汽轮机叶片余量设计二次开发中的关键技术

2.4.1内缘面为斜面的叶根余量设计

2.4.2椭圆形叶根余量设计

2.4.3提高汽轮机叶片余量设计二次开发系统的通用性

2.5汽轮机余量设计二次开发的结果

2.6本章小结

第三章汽轮机叶片分型技术及锻压模具设计二次开发

3.1引言

3.2汽轮机叶片飞边体分型

3.2.1叶片锻件叶尖处分型

3.2.2叶片锻件叶身部分分型设计

3.2.3叶片锻件叶根分型面设计

3.3汽轮机叶片锻件周边飞边体的生成

3.3.1汽轮机叶片周边飞边体的设计

3.3.2汽轮机叶片飞边体设计二次开发过程

3.4汽轮机叶片锻模桥部和仓部的生成

3.4.1轮机叶片周边飞边体的设计

3.4.2汽轮机叶片桥部和仓部设计的二次开发生成

3.5汽轮机叶片锻模以及切边模

3.5.1叶片锻模终锻模

3.5.2叶片切边模的设计

3.5.3汽轮机叶片锻模以及切边模的二次开发过程

3.6汽轮机叶片自动分型程序运行实例

3.7本章小节

第四章汽轮机叶片模具样板设计及型线数据表生成

4.1汽轮机叶片型线样板简介

4.1.1汽轮机叶片样板传递原则

4.1.2汽轮机叶片样板材料及热处理

4.1.3汽轮机叶片尺寸精度与形位公差

4.2汽轮机叶片模具样板设计

4.3型线数据表格的设计及二次开发

4.4汽轮机叶片模具样板设计及线切割数据表格制作的二次开发

4.4.1汽轮机叶片锻模样板的生成

4.4.2汽轮机叶片型线数据表格的生成

4.5程序运行实例

4.6本章小结

第五章汽轮机叶片锻模工程图的设计及二次开发

5.1引言

5.2汽轮机叶片锻模工程图的设计

5.3工程图的二次开发技术

5.3.1制图的预设置

5.3.2在图纸上生成制图对象

5.3.3常用尺寸标注与制图符号

5.4叶片锻模制图二次开发

5.4.1叶片锻模沿Z轴方向剖面制图的生成

5.4.2叶片锻模俯视图的生成

5.4.3叶片锻模仓部剖面视图的生成

5.4.4叶片锻模视图的布局设置

5.5程序运行实例

5.6本章小节

第六章汽轮机叶片锻压CAE研究

6.1引言

6.2 DEFORM软件简介

6.3叶片锻压模拟结果分析

6.3.1坯料的整体变形

6.3.2典型截面的划分

6.3.3典型截面内的等效应力和等效应变的分布

6.4载荷-行程曲线

6.5本章小节

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与发表的论文

致谢

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摘要

汽轮机叶片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,随着计算机技术的飞速发展,计算机辅助设计与制造技术在叶片设计和制造中得到了广泛的应用。 Unigraphics(简称UG)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,允许用户或者二次开发商设计各种应用程序扩充其功能。国内的叶片制造厂家在汽轮机叶片的设计中对UG的使用仅仅停留在面向对象设计这个层次上,设计周期过长。所以通过二次开发来获得叶片锻模CAD系统以提高叶片设计的效率越来越受到关注。 本文以UG的通用开发语言UG/OpenGRIP为开发工具,在总结无锡叶片厂经验的基础上,对叶片模锻CAD二次开发做了系统的研究。具体工作包括: (1)对传统余量设计方法进行总结,在优化的基础上进行二次开发,自动化实现汽轮机叶片余量设计; (2)以飞边体分型取代常规的片体分型,通过二次开发实现自动化分型和桥部、仓部的设计,以及终锻模、切边模的自动化设计; (3)模具样板自动生成,及型线数据点自动读取并按规范格式存储; (4)自动生成工程图; (5)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。得出汽轮机模锻过程的成形规律。

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