飞机结构件平筋顶面加工刀轨自动生成方法技术

本发明专利技术涉及一种飞机结构件平筋顶面加工刀轨自动生成方法，包括以下步骤：1）初始参数输入；2）近似骨架分支提取；3）骨架分支修正与合并；4）加工单元集构建；5）加工单元排序；6）最短路径刀轨数据生成。该算法可完成该平筋顶面数控加工最短刀具轨迹的计算及输出，在保证加工质量的前提下，可以显著地减少冗余刀轨，从而提高了飞机结构件平筋顶面加工效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，用于对飞机结构件复杂平筋顶面的数控加工程序编制，属于飞机数字化数控编程

技术介绍
筋是飞机结构件中常见结构之一，可以将飞机结构件的筋特征描述为轮廓、槽腔加工完成后顶部待加工区域(范玉青.现代飞机制造技术[M]:北京北京航空天大学出版社，2001)。因此其顶部待加工区域即筋顶面为筋的主要加工区域。飞机结构件在保证其强度与刚度前提下为减轻其自重而广泛选用筋类特征。近年来，国内有关学者针对筋顶面的快速数控加工编程技术展开了相应的研究。一种是基于图和工艺知识相融合的方法自动对筋特征进行数控加工编程(谭丰.飞机结构件筋特征快速数控编程技术研究与实现[D].南京南京航空航天大学，2010)。该方法的核心在于基于常见筋特征几何拓扑结构以及相关的工艺知识构建相应规则对特征进行判断与分类，针对不同类型的特征采取不同的加工工艺方案进行数控加工编程。该技术对绝大多数筋特征适用，但对在处理筋类特征相交时，对于一些并不能完全满足其特征判定条件的特殊结构难以得到正确结果。另一种是基于广义槽分层识别技术的飞机壁板类零件自动数控加工编程方法(于芳芳.飞机整体壁板快速数控加工编程系统关键技术研究与开发[D].北京北京航空航天大学，2009)。在基于该方法所设计开发的飞机壁板快速数控编程系统中，筋顶面被视为一类特殊的广义槽腹板面，通过偏置筋顶边界来构造槽铣(Pocketing)的外轮廓，最终将筋顶面的加工转化为了对腹板面的加工。该技术虽然能够解决筋特征相交问题，但由于未考虑筋顶的特殊形式即加工刀具直径远大于筋顶面宽度，因此由其所生成的数控代码的加工效率普遍较低。研究，提高数控加工效率及质量已成为高效数控加工技术急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种，该算法可完成该平筋顶面数控加工最短刀具轨迹的计算及输出，在保证加工质量的前提下，可以显著地减少冗余刀轨，从而提高了飞机结构件平筋顶面加工效率。为解决以上问题，本专利技术的具体技术方案如下一种，包括以下步骤I)初始参数输入输入筋顶面以及加工该筋顶面所用的工艺方案；2)近似骨架分支提取对步骤I)输入的筋顶面，进行边界离散，并基于离散的边界构建筋顶面约束的Delaunay三角剖分网格，从该剖分结果中提取筋顶面近似骨架分支集;3)骨架分支修正与合并在步骤2)的基础上，对筋顶面近似骨架分支集进行修正，判断修正后的骨架分支集中的骨架分支是否满足合并法则，若满足则进行合并；4)加工单元集构建将骨架分支集中的骨架分支设置为加工单元导引轮廓，待加工筋顶面设置为约束底面，并从工艺方案中读取有关非几何加工参数，从而构建该筋顶面的加工单元集；5)加工单元排序在步骤4)的基础上，对加工单元集中的加工单元构造初始筋顶加工单元序列，并依据加工路径最优目标对其进行排序，得到加工路径最优的筋顶加工单元链；6)最短路径刀轨数据生成是在步骤5)的基础上，将筋顶加工单元链与现有CAM系统进行无缝连接，从而自动生成筋顶面的加工刀轨以及数控加工代码。该以骨架作为刀轨生成的导引轮廓，可以显著地减少冗余刀轨，从而提高加工效率；并且刀具总路径最短思想贯穿整个方法过程中，将极大地提高平筋顶面数控加工的速度和质量。故采用平筋顶面数控加工刀轨计算的方法将极大提高数控加工的质量，缩短制造乃至整个飞机生产周期。附图说明图1为待加工筋顶面实例图。图2为三角形分类实例图。图3为工艺圆角修正实例图。图4为邻接端切矢条件实例图。图5为筋顶加工刀轨实例图。具体实施例方式一种，包括以下步骤I)初始参数输入输入筋顶面以及加工该筋顶面所用的工艺方案；2)近似骨架分支提取对步骤I)输入的筋顶面，进行边界离散，并基于离散的边界构建筋顶面约束的Delaunay三角剖分网格，从该剖分结果中提取筋顶面近似骨架分支集;3)骨架分支修正与合并在步骤2)的基础上，对筋顶面近似骨架分支集进行修正，判断修正后的骨架分支集中的骨架分支是否满足合并法则，若满足则进行合并；4)加工单元集构建将骨架分支集中的骨架分支设置为加工单元导引轮廓，待加工筋顶面设置为约束底面，并从工艺方案中读取有关非几何加工参数，从而构建该筋顶面的加工单元集；5)加工单元排序在步骤4)的基础上，对加工单元集中的加工单元构造初始筋顶加工单元序列，并依据加工路径最优目标对其进行排序，得到加工路径最优的筋顶加工单元链；6)最短路径刀轨数据生成是在步骤5)的基础上，将筋顶加工单元链与现有CAM系统进行无缝连接，从而自动生成筋顶面的加工刀轨以及数控加工代码。本专利技术是建立在CAD/CAM系统平台上，实现飞机结构件平筋顶面数控加工刀轨计算的一种方法。本专利技术中涉及的概念如下为表示CAM系统中每一个加工操作步(Machining Operation)所加工的区域及其加工方法，引入加工单元的概念。加工单元不仅包含了加工区域，还应该包含加工该区域所采用的加工方法及其参数。因此，对于本专利技术所涉及的筋顶特征，其加工单元c可以表示为C (Vm, Mm),其中Vm为加工单元所去除材料的体积,Mm表示一组加工参数,该加工参数包括几何加工参数与非几何加工参数即I (Mg，Mp)。其中Mg是与刀具轨迹生成相关的几何加工参数集;MP是非几何加工参数集，包括刀具的几何参数与切削参数等，其值通常由工艺方案给定。而筋顶加工单元的几何加工参数集Mg的巴科斯-诺尔范式(BNF, Backus-NaurForm)如下<Mg>: : = 约束底面 >，< 导引轮廓 >，< 限制元素>)<导引轮廓 >:: = (〈导引轮廓线 >，< 加工方向>)<限制元素 >:: = (〈起点 >, < 终点 飞机结构件中的复杂筋顶面常存在多条筋顶支路，因此需要在保证加工质量与效率的前提下，将待加工筋顶面分解成满足一定条件的若干个筋顶加工单元，从而将对筋顶面的加工转换为对其若干个筋顶加工单元的加工，即(；=D(f；)，其中f；为待加工筋顶面，Cr为fr的筋顶加工单元集，即C1=Ici Ii = I, 2,. . . , n}, Ci为f；的一个加工单元，D为筋顶加工单元分解算子。在加工过程中，为缩短辅助工时以提高加工效率，需以整体加工路径最短为目标对筋顶加工单元集中元素进行排序，从而得到一组由筋顶加工单元构成的序列，将此序列称为筋顶加工单元链。下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细的说明，本实施例是在以专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的实现过程，但是本专利技术的保护范围不限于下述实施实例。本专利技术提出的刀轨计算实施的详细步骤如下 步骤I):初始参数输入。输入筋顶面f；(如图1所示)以及加工该筋顶面所用的工艺方案Pi。步骤2):近似骨架分支提取。对筋顶面f；，进行边界离散，并基于离散的边界构建筋顶面约束的Delaunay三角剖分网格，从而基于该剖分结果提取筋顶面近似骨架分支集。近似骨架分支提取的详细流程如下(I)筋顶面边界离散。对于筋顶面f；其边界L可以表示为L=U1, I2,......，IJn e N，η > 2，其中Ii构成筋顶面边界的η条边，需要对这η条边分别进行离散化，得到该边界的离散点集。对于每条拓扑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞机结构件平筋顶面加工刀轨自动生成方法，其特征在于包括以下步骤：1）初始参数输入：输入筋顶面以及加工该筋顶面所用的工艺方案；2）近似骨架分支提取：对步骤1）输入的筋顶面，进行边界离散，并基于离散的边界构建筋顶面约束的Delaunay三角剖分网格，从该剖分结果中提取筋顶面近似骨架分支集；3）骨架分支修正与合并：在步骤2）的基础上，对筋顶面近似骨架分支集进行修正，判断修正后的骨架分支集中的骨架分支是否满足合并法则，若满足则进行合并；4）加工单元集构建：将骨架分支集中的骨架分支设置为加工单元导引轮廓，待加工筋顶面设置为约束底面，并从工艺方案中读取有关非几何加工参数，从而构建该筋顶面的加工单元集；5）加工单元排序：在步骤4）的基础上，对加工单元集中的加工单元构造初始筋顶加工单元序列，并依据加工路径最优目标对其进行排序，得到加工路径最优的筋顶加工单元链；6）最短路径刀轨数据生成：是在步骤5）的基础上，将筋顶加工单元链与现有CAM系统进行无缝连接，从而自动生成筋顶面的加工刀轨以及数控加工代码。

【技术特征摘要】
1.一种飞机结构件平筋顶面加工刀轨自动生成方法，其特征在于包括以下步骤 1)初始参数输入输入筋顶面以及加工该筋顶面所用的工艺方案； 2)近似骨架分支提取对步骤I)输入的筋顶面，进行边界离散，并基于离散的边界构建筋顶面约束的Delaunay三角剖分网格，从该剖分结果中提取筋顶面近似骨架分支集； 3)骨架分支修正与合并在步骤2)的基础上，对筋顶面近似骨架分支集进行修正，判断修正后的骨架分支集中的骨架分支是否满足合并法则，若满足则进行合并； 4)加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜宝瑞，初宏震，郑国磊，唐云龙，王碧玲，陈俊，陈树林，绕有福，
申请(专利权)人：沈阳飞机工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：