CN113522664B - 一种汽轮机热喷涂路径规划方法 - Google Patents
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Abstract
一种汽轮机热喷涂路径规划方法，属于光学领域，本发明为解决现有汽轮机热喷涂路径编程复杂、操作难度大的问题。本发明方法用于对汽轮机内缸或隔套板进行热喷涂路径规划，将汽轮机内缸或隔套板立装设置，其内装的叶片形成m级且从下至上依次为第1级、第2级……第m级；该方法包括：对每级的叶顶半圆弧面进行热喷涂，每级热喷涂路径规划相同，对第1级人工设置三个基准示教点P1、P2、P3，并设置喷枪进出余量，按基准示教点规划出的路径完成第1级热喷涂；根据级间相对位置关系将基准示教点依次向第2级、第3级……第m级进行映射，依次获取第2级、第3级……第m级的映射示教点，每级按其映射示教点规划出的路径完成热喷涂。
Description
技术领域
本发明涉及对汽轮机内缸/隔套板安装的叶片的叶顶进行热喷涂时的路径规划方法，属于汽轮机领域。
背景技术
随着热喷涂行业的大力发展，热喷涂作为表面强化技术的一种，被广泛应用于航空、航天、机械工业等领域。汽轮机内缸/隔板套等零件常常通过热喷涂封严涂层的技术减少漏气、提高效率。但是由于内缸/隔板套等零部件体积较大，制造时分成上、下两个半圆结构，在其内部安装多个叶片，叶片的叶顶形成的半圆采用热喷涂工艺进行封严，在喷涂时往往需要通过喷枪的圆弧运动，分别对零件上、下半进行喷涂。由于零件尺寸大，安装叶片级数多，各级叶片内径尺寸也不相同，只在初始时示教几个点难以准确编制整个零件的喷涂路径程序。如果对所有级都进行手动示教再喷涂，每一级需要取3个示教点画弧线，对于20级以上的高压内缸，不但编程工作量非常大，而且操作难度大，当工作人员对处于下层级数进行示教时由于高度适合容易完成，而对上层级数进行示教时，由于高度超出身高太多，需借助工具才能够到上层级数相应的示教点以完成示教，因此，对操作人员而言，这种喷涂的路径规划太复杂，操作难度大。因此，亟需一种简单的编程方法，对级数多的汽轮机内缸/隔板套等零件进行喷涂路径进行规划。
发明内容
本发明目的是为了解决现有汽轮机热喷涂路径编程复杂、操作难度大的问题，提供了一种汽轮机热喷涂路径规划方法。
本发明所述一种汽轮机热喷涂路径规划方法，该方法用于对汽轮机内缸或隔套板进行热喷涂路径规划，将汽轮机内缸或隔套板立装设置，其内装的叶片形成m级且从下至上依次为第1级、第2级……第m级；
该方法包括：对每级的叶顶半圆弧面进行热喷涂，每级热喷涂路径规划相同，
对第1级人工设置三个基准示教点P1、P2、P3，并设置喷枪进出余量，按基准示教点规划出的路径完成第1级热喷涂；根据级间相对位置关系将基准示教点依次向第2级、第3级……第m级进行映射，依次获取第2级、第3级……第m级的映射示教点，每级按其映射示教点规划出的路径完成热喷涂。
优选地，每级热喷涂路径径规划均采用单条路线往复循环的方法，相邻两条单条路线之间沿竖直方向偏移，使得每级热喷涂路径为S形。
优选地，相邻两条单条路线之间沿竖直方向偏移量为2～4mm。
优选地，第1级人工设置三个基准示教点P1、P2、P3选取该级最下端半圆弧线的起始点、中间点及终止点。
优选地，喷枪的位置沿叶顶向圆心径向偏移30～50mm，喷枪进出余量分别为10～40mm和40～70mm。
优选地，第2级、第3级……第m级的映射示教点，具体第j级的映射示教点的确定方法为：
第1个映射示教点：以P1为基准，沿高度方向偏移
j＝2,3,...,m，aj-(j-1)表示第j级和第j-1级之间级间距，沿径向偏移Δr，
式中dj表示第j级的叶顶直径，d1表示第1级的叶顶直径；
第2个映射示教点：以P2为基准，沿高度方向偏移
沿径向偏移Δr；
第3个映射示教点：以P3为基准，沿高度方向偏移
沿径向偏移Δr。
本发明的有益效果：
(1)对于级数很多的内缸/隔板套，本发明只需要示教三个点，编程工作不再与级数成正比，大大减轻了编程的工作量；
(2)对于级数较多的内缸/隔板套，立着喷涂时，上部的级太高，手动示教在空间上难以到达，需要一个人站在梯子上观察喷枪距离和角度，另一个人操作示教器，本发明只需示教最低一级的三个点，可以避免此类困难；
(3)对于多级内缸/隔板套，只需要示教三个点确定第一级喷涂路径，其余各级喷涂路径根据图纸尺寸来获得，而不是每级都需要人工示教，减小了人工操作引入的误差，极大地提高了喷涂路径的精度。
附图说明
图1是安装有叶片的汽轮机内缸/隔套板的结构示意图，P1、P2、P3是在多个叶片的叶顶形成的半圆上选取的三个示教点；
图2是热喷涂路径规则示意图；
图3是图1的剖视图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1～3说明本实施方式，本实施方式所述一种汽轮机热喷涂路径规划方法，该方法用于对汽轮机内缸或隔套板等零件进行热喷涂路径规划。
将汽轮机内缸或隔套板立装设置，其内装的叶片形成m级且从下至上依次为第1级、第2级……第m级；m≥2，本实施方式方法应用于m大于20级的情况时相较于传统方法的优势更突出。
该方法包括：对每级的叶顶半圆弧面进行热喷涂，每级热喷涂路径规划相同，
对第1级人工设置三个基准示教点P1、P2、P3，并设置喷枪进出余量，按基准示教点规划出的路径完成第1级热喷涂；根据级间相对位置关系将基准示教点依次向第2级、第3级……第m级进行映射，依次获取第2级、第3级……第m级的映射示教点，每级按其映射示教点规划出的路径完成热喷涂。
在整个零件的热喷涂规划路径时，每级的操作方式相同，只是示教方式与传统方式不同，传统方式是每级都有三个示教点，而本实施方式只在第1级人工给出三个基准示教点，其它级的示教点都是根据基准示教点计算得出的，而非人工给出，即不需要每级都人工引领喷枪走一遍示教点，只需在第1级时人工引领即可，其它级根据本实施方式给出的方法自动定位实施热喷涂操作。
参见图2，喷枪的位置沿叶顶向圆心径向偏移30～50mm，即喷枪在零件内部，相对于喷涂面向内收缩一定位置，收缩偏移的量30～50mm与喷枪火焰的长度相匹配。
喷枪进出余量分别为10～40mm和40～70mm。这样设置的原因是，叶片的断面是斜面，多个叶片组成的叶顶面主体是圆形，但在其半圆的端部位置斜面是伸出一点儿距离的，参见图1的虚线位置，为了喷涂完整，必然要延伸出一段距离，至于喷枪出枪位置P3的偏移量较进枪位置P1的偏移量更大一些是为了方便挂带试片。
每级热喷涂路径径规划均采用单条路线往复循环的方法，相邻两条单条路线之间沿竖直方向偏移，使得每级热喷涂路径为S形。
相邻两条单条路线之间沿竖直方向偏移量为2～4mm。
参见图1和图2，第1级人工设置三个基准示教点P1、P2、P3选取该级最下端半圆弧线的起始点、中间点及终止点。
手动示教的单条路线程序：人工引导喷枪手动示教第1级的P1、P2和P3三个点，走一条圆弧，对P1、P3两个点进行偏移，得到单条路线的起点和终点，如此设计出单条路线，单条路线程序如下：
MoveJ Offs(P1,-40,0,0),v100,z5,tool3；
MoveL Offs(P1,0,0,0),v300,z5,tool3；
MoveC Offs(P2,0,0,0),Offs(P3,0,0,0),v300,z5,tool3；
MoveL Offs(P3,-70,0,0),v300,z5,tool3；
其中的-40和-70为P1和P3进出偏移的长度，可以根据实际需要进行更改。
进一步的，第1级路线程序：沿单条路线，机器人从左边运动到右边，然后将单条路线沿零件径向偏移一个步进量4，机器人反向运动回到左边，再偏移一个步进量4，从左边运动到右边…以此循环往复，得到第一级的喷涂程序，程序路线类似S形。第1级喷涂程序如下：
FOR i FROM 0TO 11DO
MoveJ Offs(P1,-40,0,i*8),v100,z5,tool3；
MoveL Offs(P1,0,0,i*8),v300,z5,tool3；
MoveC Offs(P2,0,0,i*8),Offs(P3,0,0,i*8),v300,z5,tool3；
MoveL Offs(P3,-70,0,i*8),v300,z5,tool3；
MoveJ Offs(P3,-70,0,i*8+4),v100,z5,tool3；
MoveL Offs(P3,0,0,i*8+4),v300,z5,tool3；
MoveC Offs(P2,0,0,i*8+4),Offs(P1,0,0,i*8+4),v300,z5,tool3；
MoveL Offs(P1,-40,0,i*8+4),v300,z5,tool3；
ENDFOR
其中i的循环次数和步进量4可以根据需要进行更改。
第2级、第3级……第m级的映射示教点，具体第j级的映射示教点的确定方法为：
第1个映射示教点：以P1为基准，沿高度方向偏移
j＝2,3,...,m，aj-(j-1)表示第j级和第j-1级之间级间距，沿径向偏移Δr，
式中dj表示第j级的叶顶直径，d1表示第1级的叶顶直径；
j＝2时，P1点坐标沿高度方向偏移a1，j＝3时，P1点坐标沿高度方向偏移a1+a2，其中a1为第2级和第1级的级间距，a2是第3级与第2级之间的级间距；
j＝2时，P1点坐标沿径向偏移
j＝3时，P1点坐标沿径向偏移
其中d1是第1级叶顶圆弧的直径，d2是第2级叶顶圆弧的直径，d3是第3级叶顶圆弧的直径。
第2个映射示教点：以P2为基准，沿高度方向偏移
沿径向偏移Δr；
第3个映射示教点：以P3为基准，沿高度方向偏移
沿径向偏移Δr。
以m＝3为例描述整个路径程序：根据零件不同级直径关系和级间距，对P1、P2和P3三个点进行偏移映射至其它级中，将第1级路线程序应用到所有级。完整喷涂路径程序如下：
PROC path3()
d1:＝1164.4；
d2:＝1171.4；
d3:＝1177.4；
a1:＝132.03；
a2:＝122.49；
MoveJ Home,v300,z5,tool3；
MoveJ Offs(P1,-40,0,0),v300,z5,tool3；
FOR i FROM 0TO 11DO
MoveJ Offs(P1,-40,0,i*8),v100,z5,tool3；
MoveL Offs(P1,0,0,i*8),v300,z5,tool3；
MoveC Offs(P2,0,0,i*8),Offs(P3,0,0,i*8),v300,z5,tool3；
MoveL Offs(P3,-70,0,i*8),v300,z5,tool3；
MoveJ Offs(P3,-70,0,i*8+4),v100,z5,tool3；
MoveL Offs(P3,0,0,i*8+4),v300,z5,tool3；
MoveC Offs(P2,0,0,i*8+4),Offs(P1,0,0,i*8+4),v300,z5,tool3；
MoveL Offs(P1,-40,0,i*8+4),v300,z5,tool3；
ENDFOR
MoveJ Offs(P1,-40,(d2-d1)/2,a1),v300,z5,tool3；
FOR i FROM 0TO 10DO
MoveJ Offs(P1,-40,(d2-d1)/2,i*8+a1),v100,z5,tool3；
MoveL Offs(P1,0,(d2-d1)/2,i*8+a1),v300,z5,tool3；
MoveC Offs(P2,(d2-d1)/2,0,i*8+a1),Offs(P3,0,-(d2-d1)/2,i*8+a1),v300,z5,tool3；
MoveL Offs(P3,-70,-(d2-d1)/2,i*8+a1),v300,z5,tool3；
MoveJ Offs(P3,-70,-(d2-d1)/2,i*8+4+a1),v100,z5,tool3；
MoveL Offs(P3,0,-(d2-d1)/2,i*8+4+a1),v300,z5,tool3；
MoveC Offs(P2,(d2-d1)/2,0,i*8+4+a1),Offs(P1,0,(d2-d1)/2,i*8+4+a1),v300,z5,tool3；
MoveL Offs(P1,-40,(d2-d1)/2,i*8+4+a1),v300,z5,tool3；
ENDFOR
MoveJ Offs(P1,-40,(d3-d1)/2,+a1+a2),v300,z5,tool3；
FOR i FROM 0TO 10DO
MoveJ Offs(P1,-40,(d3-d1)/2,i*8+a1+a2),v100,z5,tool3；
MoveL Offs(P1,0,(d3-d1)/2,i*8+a1+a2),v300,z5,tool3；
MoveC Offs(P2,(d3-d1)/2,0,i*8+a1+a2),Offs(P3,0,-(d3-d1)/2,i*8+a1+a2),v300,z5,tool3；
MoveL Offs(P3,-70,-(d3-d1)/2,i*8+a1+a2),v300,z5,tool3；
MoveJ Offs(P3,-70,-(d3-d1)/2,i*8+4+a1+a2),v100,z5,tool3；
MoveL Offs(P3,0,-(d3-d1)/2,i*8+4+a1+a2),v300,z5,tool3；
MoveC
Offs(P2,(d3-d1)/2,0,i*8+4+a1+a2),Offs(P1,0,(d3-d1)/2,i*8+4+a1+a2),v300,z5,tool3；
MoveL Offs(P1,-40,(d3-d1)/2,i*8+4+a1+a2),v300,z5,tool3；
ENDFOR
MoveJ Home,v300,z5,tool3；
ENDPROC
其中d1、d2、d3…为各级喷涂直径，a1、a2…为各级之间的级间距，需要根据图纸尺寸进行输入，如图3所示；
可见，本实施方式记载的方法可应用于任意等级的路径规划中，常用的内缸/隔板套，级数通常在25级以内，就在机器人程序中写入1-25级所有零件的程序，生产过程中需要喷涂某级数的零件，直接选用相应级数的程序，修改P1、P2、P3三个点的位置以及直径d1、d2、d3…和级间距a1、a2…的值即可。达到了只示教一级三个示教点就完成路径规划的目的。
Claims (5)
1.一种汽轮机热喷涂路径规划方法，该方法用于对汽轮机内缸或隔套板进行热喷涂路径规划，其特征在于，将汽轮机内缸或隔套板立装设置，其内装的叶片形成m级且从下至上依次为第1级、第2级……第m级；
该方法包括：对每级的叶顶半圆弧面进行热喷涂，每级热喷涂路径规划相同，
对第1级人工设置三个基准示教点P1、P2、P3，并设置喷枪进出余量，按基准示教点规划出的路径完成第1级热喷涂；根据级间相对位置关系将基准示教点依次向第2级、第3级……第m级进行映射，依次获取第2级、第3级……第m级的映射示教点，每级按其映射示教点规划出的路径完成热喷涂；
第2级、第3级……第m级的映射示教点，具体第j级的映射示教点的确定方法为：
第1个映射示教点：以P1为基准，沿高度方向偏移
aj-(j-1)表示第j级和第j-1级之间级间距，沿径向偏移Δr，
式中dj表示第j级的叶顶直径，d1表示第1级的叶顶直径；
第2个映射示教点：以P2为基准，沿高度方向偏移
沿径向偏移Δr；
第3个映射示教点：以P3为基准，沿高度方向偏移
沿径向偏移Δr。
2.根据权利要求1所述一种汽轮机热喷涂路径规划方法，其特征在于，每级热喷涂路径规划均采用单条路线往复循环的方法，相邻两条单条路线之间沿竖直方向偏移，使得每级热喷涂路径为S形。
3.根据权利要求2所述一种汽轮机热喷涂路径规划方法，其特征在于，相邻两条单条路线之间沿竖直方向偏移量为2～4mm。
4.根据权利要求1所述一种汽轮机热喷涂路径规划方法，其特征在于，第1级人工设置三个基准示教点P1、P2、P3选取该级最下端半圆弧线的起始点、中间点及终止点。
5.根据权利要求1所述一种汽轮机热喷涂路径规划方法，其特征在于，喷枪的位置沿叶顶向圆心径向偏移30～50mm，喷枪进出余量分别为10～40mm和40～70mm。
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