一种汽轮机热喷涂路径规划方法与流程

1.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：

2.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。


技术实现要素：

3.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。
4.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；
5.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，
6.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。
7.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。
8.优选地，相邻两条单条路线之间沿竖直方向偏移量为2～4mm。
9.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。
10.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。
11.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：
12.第1个映射示教点：以p1为基准，沿高度方向偏移j＝2,3,...,m，a
j
‑
(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d
j
表示第j级的叶顶直径，d1表示第1级的叶顶直径；
13.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；
14.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。
15.本发明的有益效果：
16.(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；
17.(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；
18.(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
19.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；
20.图2是热喷涂路径规则示意图；
21.图3是图1的剖视图。
具体实施方式
22.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。
23.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。
24.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，
25.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。
26.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。
27.参见图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。
28.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。
29.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。
30.相邻两条单条路线之间沿竖直方向偏移量为2～4mm。
31.参见图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。
32.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：
33.movej offs(p1,
‑
40,0,0),v100,z5,tool3；
34.movel offs(p1,0,0,0),v300,z5,tool3；
35.movec offs(p2,0,0,0),offs(p3,0,0,0),v300,z5,tool3；
36.movel offs(p3,
‑
70,0,0),v300,z5,tool3；
37.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。
38.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：
39.for i from 0to 11do
40.movej offs(p1,
‑
40,0,i*8),v100,z5,tool3；
41.movel offs(p1,0,0,i*8),v300,z5,tool3；
42.movec offs(p2,0,0,i*8),offs(p3,0,0,i*8),v300,z5,tool3；
43.movel offs(p3,
‑
70,0,i*8),v300,z5,tool3；
44.movej offs(p3,
‑
70,0,i*8 4),v100,z5,tool3；
45.movel offs(p3,0,0,i*8 4),v300,z5,tool3；
46.movec offs(p2,0,0,i*8 4),offs(p1,0,0,i*8 4),v300,z5,tool3；
47.movel offs(p1,
‑
40,0,i*8 4),v300,z5,tool3；
48.endfor
49.其中i的循环次数和步进量4可以根据需要进行更改。
50.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：
51.第1个映射示教点：以p1为基准，沿高度方向偏移j＝2,3,...,m，a
j
‑
(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d
j
表示第j级的叶顶直径，d1表示第1级的叶顶直径；
52.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；
53.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。
54.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；
55.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。
56.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：
57.proc path3()
58.d1:＝1164.4；
59.d2:＝1171.4；
60.d3:＝1177.4；
61.a1:＝132.03；
62.a2:＝122.49；
63.movej home,v300,z5,tool3；
64.movej offs(p1,
‑
40,0,0),v300,z5,tool3；
65.for i from 0to 11do
66.movej offs(p1,
‑
40,0,i*8),v100,z5,tool3；
67.movel offs(p1,0,0,i*8),v300,z5,tool3；
68.movec offs(p2,0,0,i*8),offs(p3,0,0,i*8),v300,z5,tool3；
69.movel offs(p3,
‑
70,0,i*8),v300,z5,tool3；
70.movej offs(p3,
‑
70,0,i*8 4),v100,z5,tool3；
71.movel offs(p3,0,0,i*8 4),v300,z5,tool3；
72.movec offs(p2,0,0,i*8 4),offs(p1,0,0,i*8 4),v300,z5,tool3；
73.movel offs(p1,
‑
40,0,i*8 4),v300,z5,tool3；
74.endfor
75.movej offs(p1,
‑
40,(d2
‑
d1)/2,a1),v300,z5,tool3；
76.for i from 0to 10do
77.movej offs(p1,
‑
40,(d2
‑
d1)/2,i*8 a1),v100,z5,tool3；
78.movel offs(p1,0,(d2
‑
d1)/2,i*8 a1),v300,z5,tool3；
79.movec offs(p2,(d2
‑
d1)/2,0,i*8 a1),offs(p3,0,
‑
(d2
‑
d1)/2,i*8 a1),v300,z5,tool3；
80.movel offs(p3,
‑
70,
‑
(d2
‑
d1)/2,i*8 a1),v300,z5,tool3；
81.movej offs(p3,
‑
70,
‑
(d2
‑
d1)/2,i*8 4 a1),v100,z5,tool3；
82.movel offs(p3,0,
‑
(d2
‑
d1)/2,i*8 4 a1),v300,z5,tool3；
83.movec offs(p2,(d2
‑
d1)/2,0,i*8 4 a1),offs(p1,0,(d2
‑
d1)/2,i*8 4 a1),v300,z5,tool3；
84.movel offs(p1,
‑
40,(d2
‑
d1)/2,i*8 4 a1),v300,z5,tool3；
85.endfor
86.movej offs(p1,
‑
40,(d3
‑
d1)/2, a1 a2),v300,z5,tool3；
87.for i from 0to 10do
88.movej offs(p1,
‑
40,(d3
‑
d1)/2,i*8 a1 a2),v100,z5,tool3；
89.movel offs(p1,0,(d3
‑
d1)/2,i*8 a1 a2),v300,z5,tool3；
90.movec offs(p2,(d3
‑
d1)/2,0,i*8 a1 a2),offs(p3,0,
‑
(d3
‑
d1)/2,i*8 a1 a2),v300,z5,tool3；
91.movel offs(p3,
‑
70,
‑
(d3
‑
d1)/2,i*8 a1 a2),v300,z5,tool3；
92.movej offs(p3,
‑
70,
‑
(d3
‑
d1)/2,i*8 4 a1 a2),v100,z5,tool3；
93.movel offs(p3,0,
‑
(d3
‑
d1)/2,i*8 4 a1 a2),v300,z5,tool3；
94.movec
95.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；
96.movel offs(p1,
‑
40,(d3
‑
d1)/2,i*8 4 a1 a2),v300,z5,tool3；
97.endfor
98.movej home,v300,z5,tool3；
99.endproc
100.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；
101.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。