[发明专利]飞机结构件腹板铣削加工轨迹快速生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控加工方法，尤其是一种铣削加工轨迹的自动生成方法，具体地说是一种飞机结构件腹板铣削加工轨迹快速生成方法。

背景技术

众所周知，飞机结构件是飞机的主要承力构件，包含框、梁、壁板等结构类型，由于飞机结构件加工质量要求高，加工周期短，主要在高档数控机床上进行数控加工。我国航空制造企业通过多年的技术改造，引进和研制了大量高价值、高使用成本的数控机床和配套设备，但设备的总体利用率不足40%，其主要原因之一就是数控编程的效率低，对于大型整体结构件，其编程时间与机床加工时间的比例达到了7:1，造成了机床能力的长时间浪费。

目前飞机结构件数控加工编程工作主要在一些商品化CAM平台上进行，如法国达索公司的CATIA，西门子的UG NX，PTC的Pro/E等。使用这些软件进行加工程序的编制时，需要人工点选大量的几何元素构造加工区域，人工设置大量加工参数，编程的工作量非常大，尤其是飞机结构件具有尺寸大，加工流程多的特点，这一编程方式非常消耗时间；另外，为减小飞机的起飞重量，在保证零件结构强度的前提下，飞机结构件通常采用等强度设计，因此在零件中形成了大量复杂加工区域，如深窄槽、闭角槽等，这些结构的加工区域无法从零件中直接获取，需要人工计算并创建辅助几何构建加工区域，难度高、工作量大，也是影响飞机结构件数控编程的重要原因之一；再者，人工编程时，由于人为疏忽、经验不足等人为因素使编程质量的稳定性较差，后期需要结合大量仿真工作进行程序优化，并且导致编程规范性不足，影响知识的积累。

目前另外一种编程方式是基于特征的自动数控编程方式，该方法通过自动识别零件中的特征信息，自动构造加工区域和选取参数，实现加工程序的自动生成，但目前这项技术并没有得到广泛应用。首先，特征识别技术难以覆盖到所有零件特征的自动识别，尤其是飞机结构件这种结构复杂的零件，经常出现无法识别、识别不完整和识别错误的情况，由于识别结果的质量低造成了编程的质量低，后期仍然需要进行大量的人工修补工作，编程效率的总体提升度不高。其次，基于特征的自动数控编程强调整体自动化，过程中无人工干预，往往难以体现工程人员合理的主观需求，因此灵活性较差。

发明内容

本发明的目的是针对现有的CAM软件无法适应复杂结构件编程需要，造成编程时间长，而现有的基于特征的腹板加工编程存在识别难度大、需人工干预修补造成编程效率不高的问题，发明一种计算效率高、灵活性强并能同时支持单个腹板和多个腹板批量处理的飞机结构件腹板铣削加工轨迹快速生成方法。

本发明的技术方案是：

一种飞机结构件腹板铣削加工轨迹快速生成方法，其特征是它包括以下步骤：

（1）在CAM环境下，通过鼠标点选待加工的腹板面，得到一个腹板面列；

（2）以所选腹板面为种子面，自动构建腹板铣削加工区域；

（3）根据工艺数据库中的数据，采用自动和人工相结合的方法，进行加工工艺决策，得到所选腹板的加工工艺方案；

（4）将腹板加工区域和加工方案自动赋与CAM中对应的加工操作，快速生成刀具轨迹。

所述的待加工的腹板面通过鼠标点击模型中的腹板面来获取，它同时支持单个腹板面和多个腹板面的选取，腹板面的选取不受腹板的位置及属性影响，由操作人员根据实际需要自由决定。

所述的自动构建腹板铣削加工区域包括以下步骤：

1）分别提取腹板面列中所选的腹板面为种子面，将其外轮廓和内轮廓分别提取出来，内轮廓可以为空，存放于OuterLoop和InnerLoop中，OuterLoop对应于腹板面与广义侧面的相交边，InnerLoop对应于腹板面与其上孔（H）以及岛屿（I）的相交边；广义侧面包括侧面、转角面以及下陷面；

2）以种子面的OuterLoop和InnerLoop进行连接面拓展，得到与腹板面相连的面列，分别存放于面列C_out和C_in，并获得其中每个面与种子面的连接属性；

①根据OuterLoop和InnerLoop中每个边找到与腹板面相邻的面，将这些相邻的面存放于特征面列C_out和C_in中；

②求出C_out和C_in中每个面与腹板面所成的边角度和面角度，其中边角度表示的是面与面的过渡关系，面角度表示的是面与面的位置关系，若面角度小于180度则视两相邻面为凹连接，否则为凸连接；