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江南大学科技成果——汽轮机叶片模具CAD系统
项目简介
主要对汽轮机典型叶片锻铸模具的自动生成技术及超长叶片的数字化设计与制造技术进行研究，并开发相应的汽轮机叶片模具CAD 系统。
主要研究内容如下：
（1）超长叶片锻造余量自动加放技术；
（2）超长叶片毛坯锻件曲面形状参数化智能化建模技术；
（3）汽轮机超长叶片锻模设计自动化技术；
（4）切边模具自动设计技术；
（5）超长叶片锻造及模具检验样板自动设计技术；
（6）超长叶片热锻件虚拟检验技术。
本项目获轻工业联合会科技进步二等奖、无锡市科技进步二等。
创新要点
项目创新点主要是不仅实现了成品型线驱动设计锻件截面的参数化，而且利用专家库技术，实现了智能驱动和设计。
为非标小批量产品设计，提供了快速智能化设计的有效途径。
具体创新点：（1）开发了一种用于叶片锻模模具自动生成的软件系统；
（2）发明了一种锻件锻造成形的方法；
（3）开发了叶片切边模具自动生成的软件系统；
（4）开发了一种叶片检验框架实体；
效益分析
对具备10台机床的小型车间而言，每年净提高产值100万元以
上。
公司新品模具整体设计效率提高了4倍以上，部分设计工序效率提高上百倍。
推广情况研发百万千瓦等级长叶片的民族产业中。
授权专利
密封件自动修边机，200510094431X；
自适应真空吸盘工作台，200510094430；
一种薄型件装夹专用夹具，200910026184.8。
采用逆向工程对叶轮的建模及其数控加工的研究张碧清【摘要】在设计机械设备时,对于型面异常的元件不能用常用方法对其长度和体积进行测量时,经常采用逆向工程技术对元件进行估测.本文主要在逆向工程技术的基础上,对叶轮进行建模,并针对数控加工技术进行再设计,对叶轮元件的相关参数进行确定,利用叶轮叶片参数扫描的方法,对叶轮叶片进行建模.通过创立了3D边界法,有效去除外部点云的干扰,对于当前的叶轮叶片的建模及其数控加工技术的研究具有参考意义.【期刊名称】《电子制作》【年(卷),期】2017(000)018【总页数】3页(P55-56,25)【关键词】逆向工程技术;叶轮;数控加工【作者】张碧清【作者单位】福建林业职业技术学院【正文语种】中文在燃气轮的构造中，叶轮是必备的组件之一，叶轮的设计是否符合科学原理，对气压机能否正常工作有着莫大的影响，可以说，叶轮是燃气轮工作的不可缺少的零件。
本篇论文就是在逆向工程技术的基础上对叶轮进行参数的确定，获取叶轮叶片的相关数据并转换为可识别的格式，为叶轮的分析提供一种快捷方便的研究方法。
在UG NX10的帮助下对叶轮叶片的点状分布进行数据获取并对叶轮进行重新建模。
将组件放置于三坐标测量仪器上，可以测得组件的长宽高，利用UG NX10软件生成组件的组面复制图，将生成的组面复制图以Z轴为中心进行旋转即可得到组件的基础模型，利用布尔算法，对已经重新构建完成的大叶面和小叶面的模型和实物进行求和运算，使其独立于模型和实物，成为新的实体模型，在UG NX10软件中通过“应用-建模-引用”步骤，将大叶片和小叶片的不规则外观沿着圆周均布13处引用复制，就能得到整体实物的模型构建，如图1所示。
（1）零件的数字化测量一般来说，在研究时很少对不规则曲面进行模型的建构，因为不规则曲面的相关参数的获取较为不易，通常采用逆向工程技术解决这一问题。
通过三坐标测量仪器获取不规则实物的外观参数，将实物的外观通过数学方法进行虚拟模型的构建，根据测得的实物参数通过设计软件构建物理模型。
逆向工程在发动机叶片重构及检测中的应用研究逆向工程在发动机叶片重构及检测中的应用研究引言：发动机是现代机械工程的重要组成部分，其性能直接影响着飞机、汽车、船舶等交通工具的性能和安全。
而发动机叶片作为发动机的重要部件之一，起着关键的作用。
叶片的结构和设计直接影响着发动机的动力输出和燃烧效率。
因此，对发动机叶片的重构和检测研究具有重要的实际意义。
1. 发动机叶片重构发动机叶片的重构是指在已有叶片的基础上，通过逆向工程的方法，对叶片进行重新设计和优化，以提高发动机的性能。
在传统的叶片设计中，往往需要经过多次试验和调整，耗费大量时间和资源。
而逆向工程可以通过使用3D扫描仪等先进的技术手段，快速获取叶片的几何形状和表面特征，再通过数值仿真和优化算法进行叶片结构的改进。
逆向工程的过程中，首先需要对发动机叶片进行扫描，获取叶片的几何形状和表面特征。
然后，使用逆向工程软件对扫描得到的数据进行处理和分析，提取关键的几何特征参数。
接下来，通过数值仿真和优化算法，对叶片的结构进行改进和优化。
最后，再通过3D打印等技术手段，制造出新的叶片原型，并进行实验验证。
2. 发动机叶片检测发动机叶片的检测是指对已有叶片进行检验和评估，以确保其工作状态和性能符合设计要求。
传统的发动机叶片检测方法主要依赖人工检验和试验台实验，这种方法不仅费时费力，而且还很难全面获取叶片的工作状态和性能信息。
因此，逆向工程的应用可以提供更为准确和全面的发动机叶片检测方法。
逆向工程的过程中，通过使用非接触式测量仪器如激光测量仪等，可以对发动机叶片的振动、形变等工作状态进行实时监测。
同时，结合数值仿真和模型分析技术，可以对叶片的结构和磨损情况进行评估和预测。
此外，逆向工程还可以通过建立叶片故障数据库，对各类叶片故障进行分析和预测，提前采取相应的维修和更换措施。
结论：逆向工程在发动机叶片重构和检测中的应用具有重要的意义。
通过逆向工程的方法，可以更加高效和精确地设计和优化发动机叶片结构，提高发动机的性能和燃烧效率。
航空航天中的逆向工程与CAD建模技术研究与实践引言：航空航天工程是现代科技发展的重要领域之一，而逆向工程和CAD建模技术则是在航空航天工程中发挥重要作用的技术手段。
逆向工程是指通过对现有产品进行分析和研究，以还原产品设计和制造过程的技术手段。
CAD 建模技术是一种基于计算机辅助设计的技术，可以将物理实体建模为数字模型。
本文将从逆向工程和CAD建模技术的基本概念、应用领域、研究现状以及实践案例四个方面进行详细阐述。
一、逆向工程1. 逆向工程的基本概念逆向工程是通过对产品的反向工程分析和研究，通过倒推产品的设计和制造过程来获取相关技术信息的一种技术手段。
逆向工程的目的是还原产品的设计和制造过程，以便改进现有产品、研发新产品或进行维修和改造。
2. 逆向工程的应用领域逆向工程在航空航天领域有着广泛的应用。
例如，逆向工程可以用于飞机发动机的分析和研究，通过对发动机的解剖和分析，可以了解其工作原理和性能特点。
逆向工程还可以应用于航天器的设计和制造过程的还原，以便改进航天器的性能和安全性。
3. 逆向工程的研究现状当前，逆向工程在航空航天领域得到了广泛的研究和应用。
研究者们通过采用现代数字化技术，结合多学科的理论和方法，对航空航天器进行逆向工程研究。
然而，由于逆向工程技术的复杂性和应用的专业性，还存在一些挑战和问题需要克服。
4. 逆向工程的实践案例逆向工程在航空航天工程中有许多成功的实践案例。
例如，美国国家航空航天局（NASA）使用逆向工程技术对航天器进行分析和研究，以提高航天器的性能和可靠性。
此外，逆向工程还被应用于航空航天器的维修和改造，以延长其使用寿命和提高其性能。
二、CAD建模技术1. CAD建模技术的基本概念CAD建模技术是一种基于计算机辅助设计的技术，通过将物理实体建模为数字模型，实现对产品的虚拟设计和仿真分析。
CAD建模技术可以大大缩短产品开发周期，提高设计的准确性和效率。
2. CAD建模技术的应用领域CAD建模技术在航空航天领域有着广泛的应用。
汽轮机叶片的CAD／CAM系统研发为了开发并完善汽轮机叶片CAD/CAM系统，基于UG的系统设计，提高效率，解决汽轮机叶片造型和数控编程的关键技术难点。
标签：汽轮机叶片；UG；CAD/CAM0 引言汽轮机是主要的发电设备，汽轮机叶片是汽轮机的关键零件，其类型、数量众多，叶片的结构相似，都是自由曲面，为保证叶片的强度，流动性，精度，就必须保证其生产工艺。
叶片大小不一，可以按照系列来设计，叶片设计的过程若借助CAD/CAM技术，在数控加工程序中建立叶片的数字几何模型，编制程序，可以高效的完成叶片的加工，同时降低叶片的开发成本。
1 汽轮机叶片结构造型技术分析叶片截面型线包含叶盆曲线、进出汽边、叶背曲线，这些型线都是通过型值点定位，通过三坐标测量以及理论计算获得。
随着技术的提高，Bezier样条、Nurbs 样条以及B样条代替二次曲线，应用在叶片造型中，精度较高。
一些通用的软件系统如PROE、IDEAS、UG等可以作为CAD/CAM系统的支撑软件。
2 汽轮机叶片CAD/CAM系统程序设计基于UG的cad系统模块称为复合建模，能体现传统实体造型和曲面造型，使用者可以完成各种非规则的复杂的实体和曲面造型创造。
UG/open是二次开发工具集的总和，组成部分包括UG/OPEN GRIP、API、MENUSCRIPT、UISTYLER 四部分。
传统的汽轮机叶片CAD/CAM，叶片设计者根据气动计算或测绘出型值点，完成设计，再用CAD完成叶片二维工程图和叶片三维实体造型，加工的叶片轨迹，仿真和NC代码根据CAM模块交互完成。
为解决上述问题本文开发的叶片新CAD/CAM系统包含三个功能模块：系统总控模块、叶片自动造型模块（CAD）、砂带磨削自动编程模块（CAM）。
系统总控模块可以控制调用和衔接造型（CAD）和编程模块两部分（CAM）。
在UG环境下调用开发出来的叶片造型和数控编程，利用UG/OPEN在长叶片设计中，综合使用可以获得最佳的效率。
基于逆向建模的压气机叶片静力学分析刘贵文1，杨书仪1，李文2，孙要兵2（1.湖南科技大学机电工程学院，湖南湘潭411201；2.中国航发南方工业有限公司，湖南株洲412002）摘要：为获得某航空发动机压气机叶片在工作环境中叶片的静力分布，首先采用HandySCAN3D扫描仪对该叶片的实体模型进行扫描，获得该叶片表面的三维数据，并在专业逆向建模软件Geomagic Studio中对数据进行处理，拟合曲面，再通过三维软件UG生成实体。
其次通过流体分析软件CFX对叶片进行流体分析获得叶片表面空气载荷，并将此载荷作为初始条件对叶片进行静力学分析，获得叶片等效应力分布，为叶片制造过程中了解提高叶片强度的位置提供依据。
关键词：逆向建模；流固耦合；静力分析；应力分布中图分类号:TP391.7；V23文献标志码:A文章编号：员园园圆原圆猿猿猿（圆园员9）01原园050原园5 Static Analysis of Compressor Blade Based on Inverse ModelingLIU Guiwen1,YANG Shuyi1,LI Wen2,SUN Yaobing2（1.School of Mechatronic Engineering,Hunan University of Science and Technology,Xiangtan411201,China;2.AECC South Industry Co.,Ltd.,Zhuzhou412002,China）Abstract:In order to obtain the static distribution of the blade of a certain aeroengine compressor in the working environment,this paper firstly scans the solid model of the blade with the HandySCAN3D scanner to obtain the three-dimensional data of the surface of the blade.The data is processed in the professional reverse modeling software Geomagic Studio,the surface is fitted,and the entity is generated by the3D software UG.Secondly,the fluid analysis of the blade is carried out by the fluid analysis software CFX to obtain the surface air load of the blade,and the static analysis of the blade is arried out as the initial condition to obtain the blade equivalent stress distribution.The results provide the basis for increasing the strength of the blade during the blade manufacturing process.Keywords:inverse modeling;fluid-structure interaction;static analysis;stress distribution0引言逆向建模就是针对已有的产品模型，利用三维数字化测量设备准确、快速地测量出产品表面的三维数据，然后根据测量数据通过三维几何建模方法重建产品CAD模型[1]。
