飛機結(jié)構(gòu)件平筋頂面加工刀軌自動生成方法技術

本發(fā)明專利技術涉及一種飛機結(jié)構(gòu)件平筋頂面加工刀軌自動生成方法，包括以下步驟：1）初始參數(shù)輸入；2）近似骨架分支提取；3）骨架分支修正與合并；4）加工單元集構(gòu)建；5）加工單元排序；6）最短路徑刀軌數(shù)據(jù)生成。該算法可完成該平筋頂面數(shù)控加工最短刀具軌跡的計算及輸出，在保證加工質(zhì)量的前提下，可以顯著地減少冗余刀軌，從而提高了飛機結(jié)構(gòu)件平筋頂面加工效率。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及一種，用于對飛機結(jié)構(gòu)件復雜平筋頂面的數(shù)控加工程序編制，屬于飛機數(shù)字化數(shù)控編程

技術介紹
筋是飛機結(jié)構(gòu)件中常見結(jié)構(gòu)之一，可以將飛機結(jié)構(gòu)件的筋特征描述為輪廓、槽腔加工完成后頂部待加工區(qū)域(范玉青.現(xiàn)代飛機制造技術[M]:北京北京航空天大學出版社，2001)。因此其頂部待加工區(qū)域即筋頂面為筋的主要加工區(qū)域。飛機結(jié)構(gòu)件在保證其強度與剛度前提下為減輕其自重而廣泛選用筋類特征。近年來，國內(nèi)有關學者針對筋頂面的快速數(shù)控加工編程技術展開了相應的研究。一種是基于圖和工藝知識相融合的方法自動對筋特征進行數(shù)控加工編程(譚豐.飛機結(jié)構(gòu)件筋特征快速數(shù)控編程技術研究與實現(xiàn)[D].南京南京航空航天大學，2010)。該方法的核心在于基于常見筋特征幾何拓撲結(jié)構(gòu)以及相關的工藝知識構(gòu)建相應規(guī)則對特征進行判斷與分類，針對不同類型的特征采取不同的加工工藝方案進行數(shù)控加工編程。該技術對絕大多數(shù)筋特征適用，但對在處理筋類特征相交時，對于一些并不能完全滿足其特征判定條件的特殊結(jié)構(gòu)難以得到正確結(jié)果。另一種是基于廣義槽分層識別技術的飛機壁板類零件自動數(shù)控加工編程方法(于芳芳.飛機整體壁板快速數(shù)控加工編程系統(tǒng)關鍵技術研究與開發(fā)[D].北京北京航空航天大學，2009)。在基于該方法所設計開發(fā)的飛機壁板快速數(shù)控編程系統(tǒng)中，筋頂面被視為一類特殊的廣義槽腹板面，通過偏置筋頂邊界來構(gòu)造槽銑(Pocketing)的外輪廓，最終將筋頂面的加工轉(zhuǎn)化為了對腹板面的加工。該技術雖然能夠解決筋特征相交問題，但由于未考慮筋頂?shù)奶厥庑问郊醇庸さ毒咧睆竭h大于筋頂面寬度，因此由其所生成的數(shù)控代碼的加工效率普遍較低。研究，提高數(shù)控加工效率及質(zhì)量已成為高效數(shù)控加工技術急需解決的問題。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種，該算法可完成該平筋頂面數(shù)控加工最短刀具軌跡的計算及輸出，在保證加工質(zhì)量的前提下，可以顯著地減少冗余刀軌，從而提高了飛機結(jié)構(gòu)件平筋頂面加工效率。為解決以上問題，本專利技術的具體技術方案如下一種，包括以下步驟I)初始參數(shù)輸入輸入筋頂面以及加工該筋頂面所用的工藝方案；2)近似骨架分支提取對步驟I)輸入的筋頂面，進行邊界離散，并基于離散的邊界構(gòu)建筋頂面約束的Delaunay三角剖分網(wǎng)格，從該剖分結(jié)果中提取筋頂面近似骨架分支集;3)骨架分支修正與合并在步驟2)的基礎上，對筋頂面近似骨架分支集進行修正，判斷修正后的骨架分支集中的骨架分支是否滿足合并法則，若滿足則進行合并；4)加工單元集構(gòu)建將骨架分支集中的骨架分支設置為加工單元導引輪廓，待加工筋頂面設置為約束底面，并從工藝方案中讀取有關非幾何加工參數(shù)，從而構(gòu)建該筋頂面的加工單元集；5)加工單元排序在步驟4)的基礎上，對加工單元集中的加工單元構(gòu)造初始筋頂加工單元序列，并依據(jù)加工路徑最優(yōu)目標對其進行排序，得到加工路徑最優(yōu)的筋頂加工單元鏈；6)最短路徑刀軌數(shù)據(jù)生成是在步驟5)的基礎上，將筋頂加工單元鏈與現(xiàn)有CAM系統(tǒng)進行無縫連接，從而自動生成筋頂面的加工刀軌以及數(shù)控加工代碼。該以骨架作為刀軌生成的導引輪廓，可以顯著地減少冗余刀軌，從而提高加工效率；并且刀具總路徑最短思想貫穿整個方法過程中，將極大地提高平筋頂面數(shù)控加工的速度和質(zhì)量。故采用平筋頂面數(shù)控加工刀軌計算的方法將極大提高數(shù)控加工的質(zhì)量，縮短制造乃至整個飛機生產(chǎn)周期。附圖說明圖1為待加工筋頂面實例圖。圖2為三角形分類實例圖。圖3為工藝圓角修正實例圖。圖4為鄰接端切矢條件實例圖。圖5為筋頂加工刀軌實例圖。具體實施例方式一種，包括以下步驟I)初始參數(shù)輸入輸入筋頂面以及加工該筋頂面所用的工藝方案；2)近似骨架分支提取對步驟I)輸入的筋頂面，進行邊界離散，并基于離散的邊界構(gòu)建筋頂面約束的Delaunay三角剖分網(wǎng)格，從該剖分結(jié)果中提取筋頂面近似骨架分支集;3)骨架分支修正與合并在步驟2)的基礎上，對筋頂面近似骨架分支集進行修正，判斷修正后的骨架分支集中的骨架分支是否滿足合并法則，若滿足則進行合并；4)加工單元集構(gòu)建將骨架分支集中的骨架分支設置為加工單元導引輪廓，待加工筋頂面設置為約束底面，并從工藝方案中讀取有關非幾何加工參數(shù)，從而構(gòu)建該筋頂面的加工單元集；5)加工單元排序在步驟4)的基礎上，對加工單元集中的加工單元構(gòu)造初始筋頂加工單元序列，并依據(jù)加工路徑最優(yōu)目標對其進行排序，得到加工路徑最優(yōu)的筋頂加工單元鏈；6)最短路徑刀軌數(shù)據(jù)生成是在步驟5)的基礎上，將筋頂加工單元鏈與現(xiàn)有CAM系統(tǒng)進行無縫連接，從而自動生成筋頂面的加工刀軌以及數(shù)控加工代碼。本專利技術是建立在CAD/CAM系統(tǒng)平臺上，實現(xiàn)飛機結(jié)構(gòu)件平筋頂面數(shù)控加工刀軌計算的一種方法。本專利技術中涉及的概念如下為表示CAM系統(tǒng)中每一個加工操作步(Machining Operation)所加工的區(qū)域及其加工方法，引入加工單元的概念。加工單元不僅包含了加工區(qū)域，還應該包含加工該區(qū)域所采用的加工方法及其參數(shù)。因此，對于本專利技術所涉及的筋頂特征，其加工單元c可以表示為C (Vm, Mm),其中Vm為加工單元所去除材料的體積,Mm表示一組加工參數(shù),該加工參數(shù)包括幾何加工參數(shù)與非幾何加工參數(shù)即I (Mg，Mp)。其中Mg是與刀具軌跡生成相關的幾何加工參數(shù)集;MP是非幾何加工參數(shù)集，包括刀具的幾何參數(shù)與切削參數(shù)等，其值通常由工藝方案給定。而筋頂加工單元的幾何加工參數(shù)集Mg的巴科斯-諾爾范式(BNF, Backus-NaurForm)如下<Mg>: : = 約束底面 >，< 導引輪廓 >，< 限制元素>)<導引輪廓 >:: = (〈導引輪廓線 >，< 加工方向>)<限制元素 >:: = (〈起點 >, < 終點 飛機結(jié)構(gòu)件中的復雜筋頂面常存在多條筋頂支路，因此需要在保證加工質(zhì)量與效率的前提下，將待加工筋頂面分解成滿足一定條件的若干個筋頂加工單元，從而將對筋頂面的加工轉(zhuǎn)換為對其若干個筋頂加工單元的加工，即(；=D(f；)，其中f；為待加工筋頂面，Cr為fr的筋頂加工單元集，即C1=Ici Ii = I, 2,. . . , n}, Ci為f；的一個加工單元，D為筋頂加工單元分解算子。在加工過程中，為縮短輔助工時以提高加工效率，需以整體加工路徑最短為目標對筋頂加工單元集中元素進行排序，從而得到一組由筋頂加工單元構(gòu)成的序列，將此序列稱為筋頂加工單元鏈。下面結(jié)合附圖對本專利技術的實施例進行詳細的說明，本實施例是在以專利技術技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的實現(xiàn)過程，但是本專利技術的保護范圍不限于下述實施實例。本專利技術提出的刀軌計算實施的詳細步驟如下 步驟I):初始參數(shù)輸入。輸入筋頂面f；(如圖1所示)以及加工該筋頂面所用的工藝方案Pi。步驟2):近似骨架分支提取。對筋頂面f；，進行邊界離散，并基于離散的邊界構(gòu)建筋頂面約束的Delaunay三角剖分網(wǎng)格，從而基于該剖分結(jié)果提取筋頂面近似骨架分支集。近似骨架分支提取的詳細流程如下(I)筋頂面邊界離散。對于筋頂面f；其邊界L可以表示為L=U1, I2,......，IJn e N，η > 2，其中Ii構(gòu)成筋頂面邊界的η條邊，需要對這η條邊分別進行離散化，得到該邊界的離散點集。對于每條拓撲本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種飛機結(jié)構(gòu)件平筋頂面加工刀軌自動生成方法，其特征在于包括以下步驟：1）初始參數(shù)輸入：輸入筋頂面以及加工該筋頂面所用的工藝方案；2）近似骨架分支提取：對步驟1）輸入的筋頂面，進行邊界離散，并基于離散的邊界構(gòu)建筋頂面約束的Delaunay三角剖分網(wǎng)格，從該剖分結(jié)果中提取筋頂面近似骨架分支集；3）骨架分支修正與合并：在步驟2）的基礎上，對筋頂面近似骨架分支集進行修正，判斷修正后的骨架分支集中的骨架分支是否滿足合并法則，若滿足則進行合并；4）加工單元集構(gòu)建：將骨架分支集中的骨架分支設置為加工單元導引輪廓，待加工筋頂面設置為約束底面，并從工藝方案中讀取有關非幾何加工參數(shù)，從而構(gòu)建該筋頂面的加工單元集；5）加工單元排序：在步驟4）的基礎上，對加工單元集中的加工單元構(gòu)造初始筋頂加工單元序列，并依據(jù)加工路徑最優(yōu)目標對其進行排序，得到加工路徑最優(yōu)的筋頂加工單元鏈；6）最短路徑刀軌數(shù)據(jù)生成：是在步驟5）的基礎上，將筋頂加工單元鏈與現(xiàn)有CAM系統(tǒng)進行無縫連接，從而自動生成筋頂面的加工刀軌以及數(shù)控加工代碼。

【技術特征摘要】
1.一種飛機結(jié)構(gòu)件平筋頂面加工刀軌自動生成方法，其特征在于包括以下步驟 1)初始參數(shù)輸入輸入筋頂面以及加工該筋頂面所用的工藝方案； 2)近似骨架分支提取對步驟I)輸入的筋頂面，進行邊界離散，并基于離散的邊界構(gòu)建筋頂面約束的Delaunay三角剖分網(wǎng)格，從該剖分結(jié)果中提取筋頂面近似骨架分支集； 3)骨架分支修正與合并在步驟2)的基礎上，對筋頂面近似骨架分支集進行修正，判斷修正后的骨架分支集中的骨架分支是否滿足合并法則，若滿足則進行合并； 4)加工...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：杜寶瑞，初宏震，鄭國磊，唐云龍，王碧玲，陳俊，陳樹林，繞有福，
申請(專利權(quán))人：沈陽飛機工業(yè)集團有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：