一种基于加工特征中间状态刚性的非均匀余量配置方法，该方法将根据零件几何信息和工艺树上提取的工艺信息结合，基于加工特征的加工顺序，建立加工特征的中间状态，并提出刚性衡量指标，以加工面对应壁厚与面积比来衡量加工面对应的刚性，以该刚性衡量指标作为标准，为精加工分配非均匀余量值，并自动生成加工驱动几何。本发明专利技术实现了考虑加工特征中间状态刚性的精加工余量的优化，使用非均匀余量编程方法有效提高了零件整体刚性，保证了零件的加工质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种精加工方法，尤其是一种精加工的余量优化方法，具体地说是一种基于加工特征中间状态刚性的非均匀余量实现方法。
技术介绍
飞机结构件的尺寸大，结构复杂，加工精度要求高，薄壁件很多，为使加工变形不会过大，在加工过程中往往要保证整体刚性要求，传统的均匀余量编程由于没有考虑加工顺序，所有的加工面精加工都分配同样的余量，但实际上由于加工顺序问题，导致不同的加工面其相邻加工特征的中间加工状态不同，因此加工面所对应的壁厚不同，而分配均匀的余量则导致在加工过程中会使某些加工面的余量分配不合理，从而使零件整体刚性降低，最终变形过大，使零件整体加工效率低下。针对薄壁件均匀余量配置所带来的变形问题，考虑基于加工特征的中间状态以及其刚性的非均匀余量配置通过加工工艺与加工特征得到基于加工特征的加工顺序，从而根据加工顺序构建基于加工特征的中间状态模型，并根据每个加工特征中间状态，以不同加工面对应的刚性作为衡量，为不同加工面分配不同的精加工余量值，使得在加工过程中余量非均匀分配，并自动生成非均匀余量的加工驱动几何，从而使加工过程能够保证整体刚性要求，提高加工质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对传统均匀余量编程方法不能保证整体零件刚性要求，导致加工零件变形过大的问题，专利技术一种基于加工特征中间状态刚性的非均匀余量配置方法，通过加工特征的加工顺序构建中间加工状态模型，考虑加工特征中间状态与其刚性，为精加工合理分配非均匀余量，使加工过程能够保证整体刚性要求，提高加工质量。本专利技术的技术方案是：一种基于加工特征中间状态刚性的非均匀余量配置方法，其特征是根据加工特征的加工顺序，基于加工特征构建中间状态模型，考虑零件的加工特征中间状态及其刚性问题，与传统的均匀余量配置不同，为精加工合理分配非均匀余量，并自动生成加工驱动几何，实现基于加工特征中间状态刚性的非均匀余量配置，使加工过程能够保证整体刚性要求，提高加工质量。加工顺序是指基于加工特征的加工顺序，通过从加工工艺树中提取的工艺信息中每个加工操作的加工特征标识符对应到零件几何的加工特征，然后通过加工操作的顺序得到加工特征的加工顺序。基于加工特征构建中间状态模型的构建方法为：首先从零件最终状态模型中提取几何信息，通过分析零件的结构特征和加工特点，对零件进行加工特征分类，其次从加工工艺树中提取工艺信息，并按照加工操作中的加工特征标识符与几何特征所对应，最后根据特征加工顺序对每一次加工特征的中间状态几何依序进行构建，不同的加工顺序对应不同的中间加工状态。加工特征中间状态几何表示为粗加工后的模型减掉已加工特征的加工单元：式中PG表示当前加工特征中间状态几何，RG表示粗加工后的几何，FGi为零件的第i个加工特征对应的精加工单元的几何，k表示当前已加工的特征数目。所述的加工特征中间状态的刚性，考虑到优化的是精加工余量，对于复杂薄壁结构件，由于壁厚较大的刚性较好，壁厚较小的刚性较差，而加工面面积较大的刚性较差，面积较小的刚性较好，因此提出刚性衡量指标ε，以当前加工特征中间状态下该加工面对应的壁厚与面积的比值衡量某一加工面的刚性。其中计算加工面所对应壁厚的方法步骤如下：步骤一：在当前加工特征中间状态模型上，计算该加工面的几何中心P1，过该点沿法向作直线L1。步骤二：记下L1从P1开始沿法向反方向第一个相交的面F1以及L1与F1相交的点P2。步骤三：计算点P1与点P2的直线距离，即为该加工面对应壁厚值。得到该加工面的壁厚值δ后，计算该加工面面积A，以其比值作为刚性指标，得到指标所述的为精加工合理分配非均匀余量即以加工面壁厚值为依据优化该面对应精加工余量，余量优化计算方法步骤如下：步骤一：根据零件整体尺寸与最终几何模型，设定加工余量取值范围，即加工余量最大值Zmax＝4.0mm以及最小值Zmin＝0.5mm。步骤二：对于一个加工特征上的所有面分别计算其壁厚，然后得到每个面对应的刚性指标εi，并计算一个加工特征中所有加工面刚性指标的平均值：式中εavg是一个加工特征所有加工面的平均刚性指标，n是一个加工特征所有加工面的个数。步骤三：对比每个加工面的刚性指标，比平均刚性指标大的相应减少余量，比平均刚性指标小的相应增加余量：式中Zi表示优化后的余量值，Zpi表示优化前的余量值，εi表示每个面对应的刚性衡量指标值，εmax表示一个加工特征所有加工面刚性指标的最大值，εmin表示一个加工特征所有加工面刚性指标的最小值。步骤四：若优化后的余量大于预设定的最大余量值Zi＞Zmax，则余量值取最大余量值，即Zi＝Zmax；若优化后的余量小于预设定的最小余量值Zi＞Zmin，则余量值取最小余量值，即Zi＝Zmin。所述的自动生成加工驱动几何，即每个加工面根据其刚性衡量指标得到的余量值，将加工驱动几何相应偏置，自动生成新的加工驱动几何。对于加工特征中间状态的刚性，考虑到优化的是精加工余量，对于复杂薄壁结构件，由于壁厚较大的刚性较好，壁厚较小的刚性较差，而加工面面积较大的刚性较差，面积较小的刚性较好，因此提出刚性衡量指标，以当前加工特征中间状态下该加工面对应的壁厚与面积的比值衡量某一加工面的刚性。为精加工合理分配非均匀余量即以加工面所在特征的刚性指标为依据优化该面对应精加工余量，每一次余量的优化应在一个加工特征内进行，先计算出一个加工特征内所有加工面对应刚性指标的平均值，对比一个加工特征内每个加工面的刚性衡量指标，比平均刚性指标大的加工面相应减少余量，比平均刚性指标小的加工面相应增加余量，设置余量的可行值范围，即余量最大值和最小值阈值，若优化后的余量大于预设定的最大余量值，则余量值取最大余量值；若优化后的余量小于预设定的最小余量值，则余量值取最小余量值。得到每个加工面的余量值后，使用该值为加工驱动几何偏置，自动生成新的加工驱动几何。本专利技术的有益效果：本专利技术实现了考虑加工特征中间状态刚性的精加工余量的优化，使用非均匀余量分配能有效提高零件整体刚性，保证零件的加工质量和精度。附图说明图1为本专利技术基于加工特征中间状态刚性的非均匀余量配置方法流程图。图2为本专利技术的示例零件示意图。图3为示例零件加工特征的加工顺序示意图。图4为示例零件计算壁厚值示意图。图5为示例零件分配非均匀余量的加工特征示意图。图6为示例零件自动生成加工驱动几何示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。以图2所示的飞机结构件的槽特征作为例，结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明。图1是本专利技术的基于加工特征中间状态刚性的非均匀余量编程方法流程图，它主要由加工特征中间状态几何模型的创建和精加工非均匀余量优化配置两部分组成。具体包括以下步骤：1、对零件体进行加工特征识别，通过分析零件的结构特征和加工特点，对零件进行加工特征分类。2、选择加工工艺树，从树上获取与加工特征相关的加工操作，并根据加工操作中的加工特征标识符与加工特征进行对应，得到不同加工特征对应的加工操作，并根据加工操作在加工工艺树上的顺序，得到加工特征的加工顺序，如图3所示。3、根据加工特征的加工顺序，构建基于加工特征的中间加工状态。将当前未加工特征所有加工面加上精加工余量构建当前加工特征对应的中间加工状态几何，依次类推得到每一个加工特征对应的中间加工状态几何。4、针对每一个加本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于加工特征中间状态刚性的非均匀余量配置方法，其特征是根据加工特征的加工顺序，基于加工特征构建中间状态模型，考虑零件的加工特征中间状态及其刚性问题，与传统的均匀余量配置不同，为精加工合理分配非均匀余量，并自动生成加工驱动几何，实现基于加工特征中间状态刚性的非均匀余量配置，使加工过程能够保证整体刚性要求，提高加工质量。
【技术特征摘要】
1.一种基于加工特征中间状态刚性的非均匀余量配置方法，其特征是根据加工特征的加工顺序，基于加工特征构建中间状态模型，考虑零件的加工特征中间状态及其刚性问题，与传统的均匀余量配置不同，为精加工合理分配非均匀余量，并自动生成加工驱动几何，实现基于加工特征中间状态刚性的非均匀余量配置，使加工过程能够保证整体刚性要求，提高加工质量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于加工顺序是指基于加工特征的加工顺序，通过从加工工艺树中提取的工艺信息中每个加工操作的加工特征标识符对应到零件几何的加工特征，然后通过加工操作的顺序得到加工特征的加工顺序。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于基于加工特征构建中间状态模型的构建方法为：首先从零件最终状态模型中提取几何信息，通过分析零件的结构特征和加工特点，对零件进行加工特征分类，其次从加工工艺树中提取工艺信息，并按照加工操作中的加工特征标识符与几何特征所对应，最后根据特征加工顺序对每一次加工特征的中间状态几何依序进行构建，不同的加工顺序对应不同的中间加工状...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘长青，李迎光，郝小忠，李仲宇，
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
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