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三元点元素叶片展开划线样板CAD参数化设计

三元点元素叶片展开划线样板CAD参数化设计 2011年12月09日 来源： CAD Parameterized Design of 3-D Flow Blade Developing And Drawing Profile BoardAbstract:The process of design and draw of 3-D flow blade developing and drawing profile board is programed.Traditional design method is replaced by Auto CAD parameterized design.Key words:Fan　Blade　Profile boad　Computer一、概述　　叶片展开放样，是风机制造中的重要工序，多年来，各厂均采用手工制图的传统方式进行样板图的绘制。其中，三元叶片的展开划线样板是产品叶片的下料样板和检查样板工装，样板设计图要求必须以1∶1的比例出图，以便工装制造过程中直接以图纸为标准做样板。　　过去，在绘制样板时，设计人员先根据叶片的展开数据在图纸上选出边界点，之后将这些点连成圆滑的曲线，再根据产品焊前图的尺寸在叶片的轴盘边和出口边加上加工余量，去除焊接坡口等，还要将叶片的展开数据写在图纸上，整个设计制图过程费时，还容易出现误差，包括选点误差(使得样板边界线不够准确)以及数据过多时易写错、描错等误差。　　随着计算机的发展，我们研制出CAD参数化设计的方法，它是在AutoCAD R14版本中开发的专业性参数化设计系统，目前完全在AutoCAD中运行。用户在进入AutoCAD环境中之后，就可以通过菜单提示，直接进入设计对话框中，根据对话框中的中文提示，输入设计数据、按〈确定〉即可完成设计。因此，只要略懂计算机的人员即可轻松完成设计工作。二、样板的CAD设计　　本系统共包含三部分：程序绘图模块、对话框模块、控制对话框模块。其中核心部分是程序绘图模块。　　本系统将整个手工制图过程通过编制程序在计算机上全部自动完成，整个制图过程包括输入展开数据时间只需20分钟，既快速、准确，又可以通过图形校验展开数据的准确性。但由于展开样板为曲线，又必须按1∶1的比例出图，程序的编制过程也面临着许多困难，以下就其中的几个关键问题做以说明。　　1.由于展开样板必须按1∶1的比例出图，绘制过程中就有一个图框大小的选用问题。因此，在这种三元展开样板的绘制程序中，设置了根据样板的实际尺寸大小，自动选择图框的功能。　　2.三元点元素的叶片边界点一般有20至26个点(x，y)，即40至52个数据；每两点组成一条素线，则展开样板是由不同的素线条数组成的，可能是由10条素线组成，也可能是由11、12或13条素线组成，而绘图程序必须能通用于各种情况，既要在13条素线时绘图不丢数据，又要保证在10条素线时绘图到第10点终止；但是程序语言中并没有直接的条件语句可以完成这种条件的选择，因此，本项目将“if”等几种结构的语句结合起来应用，解决了这个问题。　　3.要在曲线(Pline线)上按坡口实际长度截断曲线，并在此位置划出坡口。编程时若图形范围过大，则曲线选不准；若图形范围过小，则截断点可能在屏幕窗口之外，而不能选中曲线。本项目采取窗口放大的局部操作方法，经过反复试验，确定出比较合适的两个窗口点，并通过不同窗口的反复切换，最终完成这部分操作。　　4.在绘制程序中，还有一个将点连成圆滑曲线的问题。三元叶片的展开边界应是圆滑的曲线，绘制程序中用“Pline”功能连接各点，连成的是有棱角的折线，程序中还需有将折线修整成圆滑曲线的功能，以保证三元展开样板边界的圆滑过渡。将折线修整成圆滑曲线，关键是确定选择折线的点。由于三元展开样板的边界点数量不等，叶片坡口长度也不一样——即叶片展开样板边界的断点位置不一样，使得在程序中自动确定选择折线的点非常困难。在本系统中，是采用筛选叶片边界特征点和关闭所有不相关图层的方法来确定选择折线的点，以实现对折线的修整。　　5.在三元点元素展开样板的绘制程序中，需要有自动确定边界曲线断点的功能。三元点元素的展开是模拟三元直素线展开的方法，但两者的边界点数和边界点在叶片的上、下、进口、出口四个边界的分布各不相同，因此在展开样板绘制过程中的具体方法也不相同。三元点元素展开样板边界的上下边界和进口边界都是曲线边，这就需要找出曲线中的上边界与进口边界的拐点以及下边界与进口边界的拐点，并且这些都要在程序中自动完成。在本系统中，采用的是通过判断两条线段角度差值的大小变化的方法，来找出交叉拐点。　　6.由于叶片的大小是不一样的，所以编程完成的图形在图纸中的位置未必合适，有时需要将图形在图框中上下左右地移动一定的距离，因此本系统在图形绘制完成时，加入了人机对话的功能，可以人为地改变图框的插入点，以达到修正图形和图框相对位置的目的。三、结束语　　本系统经过了多次的实践应用，在2477、H319等几台鼓风机、压缩机的生产实际中，都是使用本系统完成了样板的展开设计。经过反复的修改，到目前为止，本系统已基本能适用于各种类型的点元素产品叶片。夏靖原（沈阳鼓风机股份有限公司　沈阳市　110

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