哈尔滨汽轮机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150046
摘要：本文首先对汽轮机叶片工装的三维模型进行参数化设计和研究，并以某汽轮机叶片工装为例详细介绍了参数化设计中的关键技术。
关键词：汽轮机叶片；工装零件库；设计
在汽轮机叶片工装产品开发设计、生产加工系列过程中，由于叶片结构的大同小异，叶片工装（包括夹具和量具）存在着大量的标准件、通用件，甚至有大量尺寸规格不同、而拓扑结构相同或相似的非标准件。往往工程技术人员常常对不同尺寸的相似零件进行重复设计，不仅耗时费力，而且造成产品数据库过大、冗余数据过多以及不易管理等问题。因此，在通用的CAD平台软件基础上，对叶片工装使用UG二次开发建立工装零件库就显得非常重要。
一、参数化设计方法的优化
在基于参数化思想的UG二次开发的方法的基础上，研究开发出一种新的汽轮机叶片工装参数化设计技术，即对零件的主要参数建立零件族，次要参数可以通过表达式建立相互关联关系，零件族模板零件以及由零件族生成的零件可以加入数据库中实现共享，并利用MFC的强大功能建立程序交互式界面，通过驱动、查询、更改零件族进行零件参数化设计。该法不仅可避免用UG提供的参数化功能模块实现模型设计中不利于数据库管理等缺陷，还可以充分利用MFC丰富的界面类和强大的控件功能，并利用Windows的消息机制，编写出完美的应用程序。其工作流程如图1所示：
图1零件参数化设计总体思想
二、基于MFC和UG二次开发的叶片工装参数化设计实例
1.菱形导叶片典型工装参数化设计原理
叶片典型工装（量具或者夹具）零件族模板以及事先参数化的零件分别存在不同的两个路径下（fam和part），该系统具有查询功能，用户可以选择零件的某些主要参数进行零件的查询，查看数据库中是否存在和该尺寸相匹配的零件，若存在则直接生成零件，若不存在，则可以进入参数化界面输入零件的主要参数自动生成零件，每次生成的零件会自动加载到part文件下，并且会自动更新零件的工程图。其流程图如图2所示。
图2具体零件参数化设计流程
2.菱形导叶片典型工装参数化设计实现步骤
（1）建立工程目录并注册工程路径
在D：\UGOPEN\路径下新建文件夹Startup（用于保存.men文件---菜单脚本文件），新建文件夹Application（用于存放具体的功能扩展程序文件）。在用户路径文件custom_dirs.dat中输入上述工程路径。UG启动时根据用户注册的工程路径读取菜单脚本文件。
（2）使用MFC应用向导新建工程项目
在（1）条路径下新建MFCAppWizard（dll）项。UG开发中一般调用的是MFC42.DLL库（MFC核心类库），由于不能保证目标机器都安装了MFC类库，所以应选择创建正规的DLL并静态链接到MFC库，这样虽然占用更多空间，但能保证在不同机器上能正确运行。
（3）工程配置及路径设置
在Project的Setting中选择Link选项卡，在Outputfilename文本框中输入DLL文件的输出路径，这样可以保证生成的DLL文件自动输出到Startup文件夹中，实现自动无缝连接。在Object/librarymodules文本框中输入UG库文件libufun.lib和libugopenint.lib。在Tools的Options中选择Directoris选项卡，分别在Libraryfiles和Includefiles中添加UG根目录下UGOPEN文件夹的路径“${UGII_BASE_DIR}\UGOPEN”。
（4）创建菜单脚本文件
在Startup文件夹中创建菜单脚本文件，保存时文件名后缀为“.men”。叶片工装在UG环境下采用菜单技术驱动；在[Help]之前添加[汽轮机叶片及工装参数化设计]顶层菜单，调用功能模块的子菜单名为[叶片工装参数化设计]。所显示的效果见图3。
图3加载于UG中的窗口菜单
（5）建立零件参数化设计类
建立零件参数化设计类classperate_PartFamlily{}，该类主要包括查询零件、打开零件、添加零件三个函数，查询零件时主要调用以下API函数：
（6）界面设计及其功能实现方式
由于所需参数化设计的叶片工装共有五类，每类叶片工装包含了夹具和量具两大类，并且每类都包含五个零件以上，因此，为了设计方便和直观化，该参数化设计系统采用了树形控件来表示文件的目录结构，这种方式用UIStyler是很能实现的，树形控件的每一项包含一个标签和一个可选的位图资源。每项还可以有子项，点击树干项还可以伸缩相关的子项。此外，做成树形控件结构还有利于实现后续的虚拟装配功能的实现。叶片工装参数化设计主界面见图4：
图4叶片工装参数化设计主界面
该叶片工装参数化设计系统具体实现过程是：先通过点开树形控件选择要参数化的零件，图4上可预览该零件的三维模型，选择参数化设计输入参数利用零件族直接生成零件，也可以选择参数化查询查看原来该库中是否存在该零件模型，减少输入参数的数量以及防止发生零件重复。
综上所述，按本文所介绍的方法开发的汽轮机叶片工装参数化设计系统已用于某汽轮机厂，使用效果很好，大大提高了该厂的设计效率和设计品质。该方法也可以推广应用于其它一些典型构件的参数化设计，为进一步进行有限元分析以及数控加工奠定基础，让设计人员更加集中精力于产品的概念设计，大大提高设计品质与速度。
参考文献：
[1]黄翔，李迎光.UG应用开发教程与实例精解[M.北京：清华大学出版社，2005.
[2]张冶，洪雪，等.UnigraphicsNX参数化设计实例教程[M].北京：清华大学出版社，2003.