AutoCAD二次开发在叶片锻模设计中的运用

刘明松 谢 彬 李 波 何应强

(东方汽轮机有限公司制造技术处，四川618000)

AutoCAD二次开发在叶片锻模设计中的运用

刘明松 谢 彬 李 波 何应强

(东方汽轮机有限公司制造技术处，四川618000)

利用AutoCAD的开放性平台并根据叶片锻模设计的需要开发了VisualLISP程序，自动生成和优化叶片锻模进、出汽边分模线，并在实际叶片锻模设计中得到成功运用。该程序不仅提高了叶片锻模设计的效率及准确性，而且为今后同类VisualLISP程序的开发提供了经验与技巧。

AutoCAD二次开发；VisualLISP；叶片锻模

AutoCAD是目前应用最广泛的CAD系统之一，AutoCAD 功能强大，简单易用，但实际工作中如果完全采用CAD通用命令进行模锻叶片锻模设计，其使用效率较低，往往需要根据用户要求进行二次开发[1]。本文在AutoCAD VisualLISP环境下开发了叶片型线进、出汽边直线化处理实例，提高了叶片锻模设计的效率及准确性。

1 叶片锻模设计介绍

汽轮机叶片是汽轮机核心部件之一，其中大部分叶片采用模锻毛坯，叶片锻模设计的具体流程见图1。需要先处理叶片型线，然后根据叶片产品图绘制相应锻件图，最后根据锻件图来设计叶片锻模，其中最基础的环节就是对大量的叶片型线数据进行处理[2]。一种叶片一般有十几个截面，截面型线数据量大，对每一个截面型线做同样的处理，工作繁杂而且重复，若采用 AutoCAD自身命令来完成，既费时费力而且容易出错。

图1 叶片锻模设计流程Figure 1 The design process for blade forging die

图2 典型模锻叶片型线图Figure 2 The drawing of typical die forging blade

图3 模锻叶片锻模分模线处理Figure 3 Blade forging die parting line processing

2 程序编制思路

典型模锻叶片型线图如图2，锻件型线需在零件型线基础上加放余量后，进行进、出汽边处理。处理方法是将进、出汽边分模线处理成一条空间直线或折线，这样有利于金属充型及后续锻件飞边切除。

以往模锻型线进、出汽边直线化处理如图3所示。将各型线截面垂直于打击方向的最远坐标点分别向两端偏移一定距离得到各型线截面实际最远坐标点{(xi,yi)|i=1,2,...n}并在坐标系中画出，然后将首截面与尾截面坐标点连接即为分模线，这种处理方式随着叶片汽道长度增加，偏差会加大，造成最终叶片锻件进、出汽边余量很大。

根据上述介绍，本程序拟利用最小二乘法原理，通过回归拟合在空间拟合出一条空间直线y=ax+b，尽可能保证直线经过多数点。分析误差函数：

e=∑(yi-axi-b)^2

(1)

求偏导为：

de/da=2∑(yi-axi-b)xi=0

(2)

de/db=-2∑(yi-axi-b)=0

(3)

于是得到关于a,b的线性方程组：

(∑xi^2)a+(∑xi)b=∑yixi

(4)

(∑xi)a+nb=∑yi

设A=∑xi^2,B=∑xi,C=∑yixi,D=∑yi，则方程简化为：

Aa+Bb=C

(5)

Ba+nb=D

(6)

从而解出a,b得：

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

(7)

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

(8)

然后根据直线斜率计算每个截面最终拟合后的坐标最远点即分模点，分模点数据根据需要保存为TXT或IBL文件，以便后续导入三维软件中。

3 程序编制

根据程序编制思路，主要步骤是采集每个截面的进、出汽边最远坐标点，然后利用最小二乘法拟合出叶片进、出汽边直线，最后根据所得斜率计算出每个截面的最终分模点，主干程序如图4所示：

图4 编制的主干程序Figure 4 Compiled main programme

图5 自动生成的锻模分模线Figure 5 Automatically generated forging die parting line

图6 某模锻叶片冷锻件和锻模三维模型Figure 6 The cold forging of a blade die forging and the three-dimensional model of forging die

4 实际运用

在AutoCAD中调用fmx程序，处理某模锻叶片锻模分模线，由程序自动生成相应的锻模分模线见图5。程序自动标注分模线相关尺寸并采集型线截面数据直接生成截面IBL文件，导入三维软件后生成的冷锻件及锻模三维模型如图6。若对最终分模线数据不满意，用户可采用该程序快速调整。整个锻模设计可实现参数化设计、修改，效率及准确性得以大大提高。而且与以往凭经验设计方式相比，叶片锻件的进、出汽边余量更小更均匀，节约了原材料，缩短了后续机加工周期。

5 结束语

将AutoCAD二次开发运用到模锻叶片锻模设计中，以前需要几天的型线处理工作，现在只需利用程序自动完成相应的处理，大大提高了工作效率及数据准确性，尤其是在锻造平衡角调整时快速实现叶片锻模分型面的设计，节约了锻模设计时间。

[1] 郑立楷，等. VisualLISP应用程序开发指南. 清华大学出版社，2006.

[2] 毛清军. 锻造叶片模具计算机辅助.东方电气评论，2004，18(2).

编辑 李韦萤

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

刘明松(1979—)，男，工程师，主要从事锻造技术研究及技术服务工作。

TG156.3

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