CN109214047B

CN109214047B - 一种基于ug的空心静子叶片造型方法

Info

Publication number: CN109214047B
Application number: CN201810832295.7A
Authority: CN
Inventors: 刘公博; 严冬梅; 杨治中
Original assignee: AECC Shenyang Engine Research Institute
Current assignee: AECC Shenyang Engine Research Institute
Priority date: 2018-07-26
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2022-12-20
Anticipated expiration: 2038-07-26
Also published as: CN109214047A

Abstract

本发明涉及发动机静子叶片结构设计领域，特别涉及一种基于UG的空心静子叶片造型方法，包括如下步骤：根据空腔边界获得第一平面曲线；对第一平面曲线进行拉伸处理，得到第一曲面；根据空腔转接圆弧面与空腔型面的切线在主视图上的投影，获取第二平面曲线；对第二平面曲线进行拉伸处理，得到第二曲面；通过中截面与第一曲面相交，得到一条外包络线；通过叶片的空腔内型面与第二曲面相交，得到两条内包络线；形成空心静子叶片的空腔形体，最终得到空心静子叶片模型。本发明的基于UG的空心静子叶片造型方法，通过三条边界曲线，确定空腔形式，简化了空心静子叶片的建模流程，造型方便，无需采用补片操作，即可完成复杂空腔边界变倒圆过程。

Description

一种基于UG的空心静子叶片造型方法

技术领域

本发明涉及发动机静子叶片结构设计领域，特别涉及一种基于UG的空心静子叶片造型方法。

背景技术

空心静子叶片是实现发动机减重的重要途径之一，其中，空心静子叶片空腔的形状直接影响叶片的强度、振动特性。

目前，基于UG的静子叶片三维数模是制造零件的基础，建模方法是：

首先在原叶型参数的基础上，通过偏置一定距离(壁厚)，获得空腔的内型面；其次对空腔的边界区进行局部结构细化，包括转接圆角造型等；将细化后的结构进行缝合等操作，形成空腔实体；最终将空腔实体与原结构进行布尔运算得到最终模型。

但是，目前的空心静子叶片的建模方法存在如下困难和不足之处：

1)造型困难，空心叶片在其边界四周需要形成圆角，由于叶片型面本身不规则，叶片的前、后缘转接位置较小，传统的等半径倒圆以及简单变倒圆完成造型较为困难；

2)效率低下，为完成部分倒圆结构造型，需要进行大量的补片等修补模型的操作；

3)数模表述困难，造型后的空腔型面复杂，给工程化的表述带来困难。

综上所述，如何结合仿真计算优化空腔结构，方便图样表达以及方便工艺制造，是空腔造型的难点和关键点。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于UG的空心静子叶片造型方法，以减轻或解决现有空心静子叶片造型方法存在的至少一个问题。

本发明的技术方案是：

一种基于UG的空心静子叶片造型方法，包括如下步骤：

步骤一、确定空心静子叶片的空腔边界，获取所述空腔边界在平行于叶型中线的平面上的投影，作为封闭的第一平面曲线；

步骤二、对所述第一平面曲线进行拉伸处理，得到第一曲面；

步骤三、获取所述空心静子叶片空腔四周的转接圆弧面与空腔型面的切线在平行于叶型中线的平面上的投影，作为封闭的第二平面曲线；

步骤四、对所述第二平面曲线进行拉伸处理，得到第二曲面；

步骤五、根据所述空心静子叶片的叶型中点连线，获得中截面，通过所述中截面与所述第一曲面相交，得到一条外包络线；

步骤六、通过所述空心静子叶片的空腔内型面与所述第二曲面相交，得到两条对称分布的内包络线；

步骤七、根据一条所述外包络线和两条所述内包络线，形成所述空心静子叶片的空腔形体，再将所述空腔形体与原空心静子叶片进行布尔运算得到空心静子叶片模型。

可选的，所述的基于UG的空心静子叶片造型方法还包括：

步骤八、对得到的所述空心静子叶片模型进行强度评估，若不满足要求，则重新调整所述空心静子叶片的空腔形状，并重复步骤一至步骤七，只至所述空心静子叶片模型的强度满足要求。

可选的，所述外包络线和内包络线均为空间曲线。

发明效果：

本发明的基于UG的空心静子叶片造型方法，通过三条边界曲线，确定空腔形式，简化了空心静子叶片的建模流程，造型方便，无需采用补片操作，即可完成复杂空腔边界变倒圆过程。

附图说明

图1是本发明空心静子叶片的立体图；

图2是本发明空心静子叶片的主视图；

图3是图2中F-F剖视图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图1至图3对本发明基于UG的空心静子叶片造型方法做进一步详细说明。

本发明提供了一种基于UG的空心静子叶片造型方法，又可以叫三线法建模方法，具体可以包括如下步骤：

步骤一、根据结构设计经验确定空心静子叶片1的空腔边界，获取空腔边界在平行于叶型中线的平面上的投影(或者是在主视图的投影，具体可以参见图1所示的视图)，作为封闭的第一平面曲线。其中，该第一平面曲线包含有长度、高度、倾角、转接圆角等尺寸，可通过草图建立和编辑。

步骤二、对第一平面曲线进行拉伸处理，得到第一曲面。

步骤三、根据工艺部门及强度部门提供的相关参数，获取空心静子叶片1的空腔2四周的转接圆弧面与空腔型面的切线在平行于叶型中线的平面上的投影，作为封闭的第二平面曲线。同样，第二平面曲线包含长度、高度、倾角、转接圆角等尺寸，可通过草图建立和编辑。

步骤四、对第二平面曲线进行拉伸处理，得到第二曲面。与上述第一平面曲线的拉伸处理方法相同，都是采用UG软件中常用方法，此处不再赘述。

步骤五、确定空心静子叶片1外型面的各“计算截面”(该数据由性能专业给出)的数据点所确定的叶型中点连线，再根据叶型中点连线获得中截面(该面上到叶片两侧的型面的距离相等，该截面也可由性能专业直接给出)；中截面为空间曲面，其与第一曲面相交可以得到一条外包络线a。

步骤六、通过空心静子叶片1的空腔内型面与第二曲面相交，得到两条对称分布的内包络线b1、b2。其中，空腔内型面根据强度评估结果、空腔厚度等参数，由原始型面进行偏置得到；空腔内型面包括叶盆侧和叶背侧，因此与第二曲面相交能够得到两条内包络线。

步骤七、根据一条外包络线a和两条内包络线b1、b2，通过UG软件中的“通过曲线”命令，即可形成空心静子叶片1的空腔形体；再将空腔形体与原空心静子叶片进行布尔运算得到空心静子叶片模型，该具体运算方法与常规的空腔实体与原结构进行布尔运算方法相同，不再赘述。

综上所述，本发明的基于UG的空心静子叶片造型方法，通过三条边界曲线，确定空腔形式，简化了空心静子叶片的建模流程；另外，本发明造型方便，无需采用补片操作，即可完成复杂空腔边界变倒圆过程。

进一步，本发明的基于UG的空心静子叶片造型方法还包括：

步骤八、对得到的空心静子叶片模型进行强度评估，判断强度评估结果是否满足要求；若满足，则完成造型。

若不满足要求，则重新调整所述空心静子叶片的空腔形状，并重复步骤一至步骤七，只至所述空心静子叶片模型的强度满足要求。具体地，可以通过修改步骤一和步骤三中的草图(例如修改距离、转接圆大小、角度大小等)来修改空心区的边界形状。通过修改草图，改变空间曲线的形状，进而可以调整转空心区大小及空心区接圆角等形状，来保证空心叶片设计符合强度评估要求。

因此，本发明的基于UG的空心静子叶片造型方法，显著改善零件的强度评估效果，复杂型面的变倒圆使得空腔的边界更加合理，满足强度评估使用要求；另外，可根据强度评估结果及工艺制造要求，方便的调整空腔的结构尺寸。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种基于UG的空心静子叶片造型方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于UG的空心静子叶片造型方法，其特征在于，还包括：

步骤八、对得到的所述空心静子叶片模型进行强度评估，若不满足要求，则重新调整所述空心静子叶片的空腔形状，并重复步骤一至步骤七，直至所述空心静子叶片模型的强度满足要求。

3.根据权利要求2所述的基于UG的空心静子叶片造型方法，其特征在于，所述外包络线和内包络线均为空间曲线。