熔模铸造翻译.doc

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1、航空发动机涡轮叶片熔模铸型设计的集成系统（现代设计与集成制造技术重点实验室，教育部，西北工业大学，西安710072，中国）摘要：开发一个集成系统是为了满足熔模铸造和监测航空发动机涡轮叶片设计过程中信息整合的需要，本文详细介绍了一般的体系结构。该系统主要包括产品主模型，设计信息管理，模具型腔的抗变形设计，智能模具设计和叶片测试。该系统能管理模具设计和叶片测试的数据流，优化模具设计过程和实现目标的一体化设计。关键词：涡轮叶片；熔模铸型设计；集成设计；产品主模型（PMM）中图分类号：TP391.7／TG249.5文献标识码：A文章编号：1672-6421（2008）02-01

2、14-05发动机作为高性能航空中的关键部件之一，空心涡轮叶片被称为“皇冠上钻石”，航空发动机制造过程中关键的设计和技术，只由如美国、俄罗斯等少数发达国家掌握。由于低精度和涡轮叶片制造时间延长，在很大程度上约束航空发动机的发展。在所有影响精度和生产效率的因素当中，最关键的是熔模铸型的设计质量。单一生产程中，如设计，分析，数字化和计算机数值控制，已实现了CAD，CAE，PDM[1-2]技术的发展和应用。所有这些过程都是基于并行工程理论（并行工程）。集成过程的制造进程需要加快设计可靠的熔模铸型。要实现智能的、目标精确的设计，整合不同的专业成为关键。基于上述讨论，这是开发航空发

3、动机涡轮叶片的熔模铸型设计一体化非常罕见的报告。本文研究主要集中在集成框架系统功能，包括数据管理模块，型腔的优化模块，智能设计模块和NDE（无损检测）[3-6]。1系统框架由于熔模铸型在设计过程中数据量大，就有了产品主模型（PMM）这一研究。各种数据库，如模具设计位移场的数据库，数据库，案例库，规则库和一部分标准数据，都由产品主模型这一理论进行管理。该系统的体系构成可以分为四个层面，即数据的结构层、理论层、功能层和应用层，如图1所示。功能层提供的数据环境，包括设计规则库、位移场数据库、模具设计案例、管理数据库等，均由PMM进行管理。理论层由集成系统实例的重要说明构成，用

4、来解释PMM理论和腔优化的理论。根据理论层，此模块层次结构工程就会作为系统一体化设计的用户界面。该模块包括专门的谱系软件，如智能设计程序，分析程序，用户管理程序。这个就成了应用该系统设计熔模铸型的最终产品。2关键技术该平台的关键技术如下：PMM和设计数据流管理，型腔的优化设计技术，智能模具设计技术，和非破坏性检测和评价。应用涡轮叶片熔模铸型的集成设计系统主模型管理型腔设计模具设计NDE模块……模块主模型储存主模型修改理论主模型控制主模型使用位移场模型型腔优化知识表知识标准库体积计算位移场测量主模型理论型腔优化智能CADNDE知识的融合资料库产品主模型设计知识管理分析知识

5、管理设计基地位移场数据库案例库规则库…图1.集成设计系统框架2.1PMM和设计数据流管理PMM是包含几何和非几何体产品有关信息的中心数据及各部门在设计过程中的所有信息。熔模铸型总体的模型是全部模具信息的综合，其目的构建PMM和提供一个单一的产品模型设计过程。后续设计操作是依靠主模型和基于模型继承的主模型。在这种方式中，彼此之间的专业差异的过程可是较好的，有相互关系和最小化。保证新的主模型是建立在最新的关键主模型上的。需要解决的关键技术是：（1）PMM铸造模具逻辑结构定义：对每一个阶段的设计特性，一个集成PMM要求建立在铸造，铸造工艺模型，腔模型等等。（2）为PMM每个代

6、表部分的界定标准：通过实践验证，PMM的逻辑定义是主模式和从模式之间的关系证实的。进一步来说，这种标准可以提供决策信息和设计过程中的优化建设方案。永磁电机的结构示意图显示在图2.全部工作设计，如概念设计与仿真测试是产品发展的一部分，可以被视为一个PMM的建立过程。熔模铸型集成设计系统概念设计技术设计综合设计---数据设计数据设计可制造性分析型腔优化模型PMM数据设计数据设计结构设计阻碍分析铸造模拟…数据设计数据设计知识如何工艺知识库案例库标准…规则库图2.PMM管理系统2.2型腔优化基于涡轮叶片CAD实体模型，从结构分析出了具有代表性的特征。另外，加工额定口位置，立管和

7、其他过程模型列入了叶片加工模型。最后，代表性知识特征纳入图书馆和形式的知识模板库。在CE方法的框架下，利用虚拟模具，提出了改性技术181，优化型腔是用蜡模式验证（利用数控机床加工）的。这样，试模时间大为缩短，成本降低，总体技术路线如图3所示。2.3模具元件的智能化设计在这个模块中，采用标准组件技术实现快速设计的目标，而且整个过程的基础构建了一个标准的模具组件库。领域工程理论，对投资结构相似的铸造模具进行了分析和一定量的操作，在模具生产构思上，抽象法是用来重建组件和创建组CAD模型型腔模型空间模型位移场设计知识基地数控加工蜡叶片铸造位移测量