航空发动机机匣零件铣削毛坯自动生成方法技术

一种航空发动机机匣零件铣削毛坯自动生成方法，其特征是首先对航空发动机机匣零件进行特征识别，得到机匣零件特征的几何信息；然后进行机匣和凸台轮廓信息提取，得到机匣和凸台的回转轮廓；根据机匣铣削所需余量和车削刀具宽度等工艺信息，对凸台轮廓进行偏置和合并，得到广义凸台轮廓；再根据机匣回转轮廓和广义凸台轮廓搜索机匣毛坯轮廓，并根据机匣车削刀具圆角信息，对轮廓凹连接的转折处设置圆角过渡，构建出机匣零件铣削毛坯回转轮廓线，自动生成机匣铣削毛坯。本发明专利技术能够自动、正确地生成航空发动机机匣铣削毛坯，生成效率高、可靠性强。

【技术实现步骤摘要】
航空发动机机匣零件铣削毛坯自动生成方法
本专利技术涉及一种CAD/CAM技术，尤其是一种航空发动机机匣机械数控加工技术，具体地说是一种航空发动机机匣零件铣削毛坯自动生成方法。
技术介绍
CAD、CAPP、CAM系统分别在现代产品设计、工艺设计和数控编程方面发挥了很大的作用。在完成产品设计后进入工艺设计阶段时，往往需要根据产品零件模型反求零件的毛坯模型，作为零件工艺设计的基础。但现有的CAD、CAM软件不能自动生成某一加工工序的毛坯，如某步工序采用与前步不同的工艺，加工只对零件的局部进行时，要得到局部加工的毛坯，只能通过手工建模的方法。考虑前后两步的加工工艺，自动获得当前工序毛坯，在CAD、CAM集成中具有非常重要的意义。机匣是航空发动机的重要零件之一，是整个航空发动机的“基座”：其内部是主轴和叶片，外部连接各种附件，包括油管、冷却管、控制系统等，对强度和精度的要求都很高。机匣结构上是以回转轮毂面为主体的圆环结构，周向分布柱状岛屿凸台，零件最薄处仅为2-3mm厚，属多岛屿复杂薄壁结构件。在机匣的数控加工中，其表面凸台的成形往往采用铣削的方法，机匣铣削前的过渡毛坯通常为车削后的回转件。在铣削加工编程前，需要根据机匣零件模型构建机匣的铣削毛坯。目前构建机匣铣削毛坯主要靠工艺人员手工完成，建模过程复杂，耗时长，而且铣削所需余量的设置有很大的随意性。对一层凸台的尺寸不完全相同的情况，往往通过人眼观察或简单测量的方法确定回转草图的最大尺寸，并需要进行多次测量或修改，以保证合理的偏置余量，过程繁琐，效率低下。特征是加工工艺知识和经验的载体，能够有效继承加工工艺知识和经验，基于特征可以实现快速高效的工艺规划。特征识别技术是产品设计与工艺设计之间的桥梁，目前特征识别技术根据发动机机匣加工的工艺特点，将航空发动机机匣零件加工特征总结为机匣环形槽和环形槽凸台，基于种子面扩展的方法，对机匣零件环形槽和凸台特征进行高效识别，获得工艺决策的有效信息。航空发动机机匣特征识别技术，为航空发动机机匣零件铣削毛坯的自动生成奠定了基础。本专利技术公开了一种航空发动机机匣零件铣削毛坯自动生成方法，属于CAD/CAM领域。该方法首先对航空发动机机匣零件进行特征识别，或直接读取机匣零件的特征信息，得到机匣零件特征的几何信息；然后进行机匣和凸台轮廓信息提取，得到机匣和凸台的回转轮廓；根据机匣铣削所需余量和车削刀具宽度等工艺信息，对凸台轮廓进行偏置和合并，得到广义凸台轮廓；再根据机匣回转轮廓和广义凸台轮廓搜索机匣毛坯轮廓，并根据机匣车削刀具圆角信息，对轮廓凹连接的转折处设置圆角过渡，构建出机匣零件铣削毛坯回转轮廓线，自动生成机匣铣削毛坯。该方法能够自动、正确地生成航空发动机机匣铣削毛坯，有效解决传统毛坯构建操作繁琐、经验依赖性强的缺点，并且可以精确设置车削刀具圆角和铣削所需余量等工艺参数，生成效率高、可靠性强，生成的毛坯既可以作为车削加工的最终零件模型，又可作为铣削的初始毛坯，在实际生产中具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前航空发动机机匣零件铣削毛坯模型构建效率低、精确性差的缺陷的问题，专利技术一种基于特征技术的航空发动机机匣零件铣削毛坯自动生成的方法。本专利技术的技术方案是：一种航空发动机机匣零件铣削毛坯自动生成的方法，其特征是它包括以下步骤：步骤1，识别或读取机匣特征，获得机匣的面几何信息；步骤2，创建机匣回转轴线和草图平面，提取机匣轮廓线；步骤3，提取凸台回转轮廓线，将其旋转到草图平面，并按铣削所需余量进行偏置；步骤4，根据车削刀具宽度，合并相邻凸台轮廓之间的距离小于刀具宽度的凸台轮廓，得到广义凸台轮廓；步骤5，根据机匣轮廓线和广义凸台轮廓线，搜索机匣毛坯外轮廓，并按车削刀具圆角信息，在轮廓凹连接的转折处设置圆角过渡，得到机匣毛坯草图轮廓；步骤6，以机匣毛坯草图轮廓生成回转体，得到机匣铣削毛坯；所述的创建机匣回转轴线和草图平面，提取机匣轮廓线的方法为：提取一个机匣环形槽底面的回转轴线，作为机匣轴线，以机匣轴线与该环形槽底面上的一点创建平面，作为机匣毛坯的草图平面，草图平面与机匣面求交得到机匣轮廓线。所述的提取凸台回转轮廓线的方法包括如下步骤：1）提取顶面和侧面的方向线。以凸台顶面中心点与机匣轴线作平面，作为凸台交平面，凸台交平面与凸台顶面和侧面相交，交线分别为顶面方向线和侧面方向线；2）提取凸台顶面和侧面轮廓控制点。用二分法对凸台顶面外环边进行离散，得到凸台顶面外环边的特征点，将凸台顶面外环边特征点旋转到凸台交平面，找出到顶面方向线垂直距离最大的点作为顶面轮廓控制点，找出到顶面中心点沿顶面方向线距离最大的点，作为凸台侧面轮廓控制点；3）以顶面轮廓控制点为起点，以顶面方向线为方向，侧面轮廓控制点到顶面中心点沿顶面方向线的距离为长度向两边延伸作直线为顶面最大轮廓线；以顶面最大轮廓线的两端点为起点，侧面方向线为方向，作两直线与机匣环形槽底面相交，两直线即为侧面最大轮廓线，顶面和侧面最大轮廓线的组合即为凸台回转轮廓线。所述的根据车削刀具宽度，合并相邻凸台轮廓之间的距离小于刀具宽度的凸台轮廓，得到广义凸台轮廓线的方法为：两两比较草图平面上凸台轮廓顶线和侧线的端点坐标，若两条线端点两两重合，则删除一条重合线；若两条线端点都不重合，且某两个端点距离小于车削刀具宽度的工艺要求，则作直线连接两个端点，所作直线作为轮廓的一部分加入凸台轮廓线中。去掉重合线，加入连接直线后的凸台轮廓线组合，即为广义凸台轮廓线。所述的根据机匣轮廓线和广义凸台轮廓线，搜索机匣毛坯外轮廓，并按车削刀具圆角信息，在轮廓凹连接的转折处设置圆角过渡，得到机匣毛坯草图轮廓的方法包括如下步骤：1）将广义凸台轮廓线与机匣轮廓线以轮廓分支点分解，得到分解轮廓线；2）沿逆时针方向对分解轮廓线进行搜索。具体方法为，以与机匣外轮廓上端点相连的轮廓边为起始边，设为当前轮廓边，找到与当前轮廓边逆时针前进方向端点相连的边，求出其与当前轮廓边的逆时针夹角，夹角最小的边即为外轮廓边，将其设为下一轮搜索的当前边；若最小夹角小于180度，则前后两外轮廓边之间为凹连接，在两边之间按车削刀具圆角信息设置圆角过渡，圆角线作为外轮廓的一部分存储，如此循环，直到当前边与机匣外轮廓下端点相连，搜索结束，得到机匣毛坯外轮廓。本专利技术的有益效果是：本专利技术能够根据机匣特征自动、正确地生成航空发动机机匣铣削毛坯，有效解决了传统毛坯构建操作繁琐、经验依赖性强的缺点，并且可以精确设置车削刀具圆角和铣削所需余量等工艺参数，具有生成效率高、可靠性强的优点，生成的毛坯既可以作为车削加工的最终零件模型，又可作为铣削的初始毛坯，在实际生产中具有重要的意义。附图说明图1为本专利技术的航空发动机机匣零件铣削毛坯自动生成方法流程图。图2为本专利技术的航空发动机机匣整体外形和特征定义示意图。图中A为环形槽顶面，B为环形槽侧面，C为环形槽底角面，D为环形槽底面，E为机匣端面，F为机匣内表面，TF为凸台顶面，SF为凸台侧面，CF为凸台底角面。图3为本专利技术的航空发动机机匣轮廓提取示意图。图中CA为机匣轴线，SP为草图平面，COL为机匣外轮廓，CIL为机匣内轮廓。图4为本专利技术的凸台轮廓提取示意图。图中：a为凸台轮廓示意图，其中MP为凸台顶面中心点，IP为凸台交平面，T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航空发动机机匣零件铣削毛坯自动生成的方法，其特征是它包括以下步骤：步骤1，识别或读取机匣特征，获得机匣的面几何信息；步骤2，创建机匣回转轴线和草图平面，提取机匣轮廓线；步骤3，提取凸台回转轮廓线，将其旋转到草图平面，并按铣削所需余量进行偏置；步骤4，根据车削刀具宽度，合并相邻凸台轮廓之间的距离小于刀具宽度的凸台轮廓，得到广义凸台轮廓；步骤5，根据机匣轮廓线和广义凸台轮廓线，搜索机匣毛坯外轮廓，并按车削刀具圆角信息，在轮廓凹连接的转折处设置圆角过渡，得到机匣毛坯草图轮廓；步骤6，以机匣毛坯草图轮廓生成回转体，得到机匣铣削毛坯。

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机机匣零件铣削毛坯自动生成的方法，其特征是它包括以下步骤：步骤1，识别或读取机匣特征，获得机匣的面几何信息；步骤2，创建机匣回转轴线和草图平面，提取机匣轮廓线；步骤3，提取凸台回转轮廓线，将其旋转到草图平面，并按铣削所需余量进行偏置；步骤4，根据车削刀具宽度，合并相邻凸台轮廓之间的距离小于刀具宽度的凸台轮廓，得到广义凸台轮廓；步骤5，根据机匣轮廓线和广义凸台轮廓线，搜索机匣毛坯外轮廓，并按车削刀具圆角信息，在轮廓凹连接的转折处设置圆角过渡，得到机匣毛坯草图轮廓；步骤6，以机匣毛坯草图轮廓生成回转体，得到机匣铣削毛坯。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的创建机匣回转轴线和草图平面，提取机匣轮廓线是指：提取一个机匣环形槽底面的回转轴线，作为机匣轴线，以机匣轴线与该环形槽底面上的一点创建平面，作为机匣毛坯的草图平面，草图平面与机匣面求交得到机匣轮廓线。3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的提取凸台回转轮廓线的方法包括以下步骤：1）提取顶面和侧面的方向线；以凸台顶面中心点与机匣轴线作平面，作为凸台交平面，凸台交平面与凸台顶面和侧面相交，交线分别为顶面方向线和侧面方向线；2）提取凸台顶面和侧面轮廓控制点；用二分法对凸台顶面外环边进行离散，得到凸台顶面外环边的特征点，将凸台顶面外环边特征点旋转到凸台交平面，找出到顶面方向线垂直距离最大的点作为顶面轮廓控制点，找出到顶面中心点沿顶面方向线距离最大的点，作为凸台侧面轮廓控...

【专利技术属性】
技术研发人员：李迎光，郝小忠，张帅，马斯博，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32