[发明专利]基于主元的转角特征识别与构造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于主元的转角特征识别与构造方法，用于飞机复杂整体结构件数控编程中转角特征的识别，属于飞机数字化制造技术领域。应用该方法，可以实现飞机复杂整体结构件数控编程中转角特征的识别，为飞机结构件转角自动化编程提供技术基础，从而缩短飞机研制周期。

背景技术

相比分散式结构件，通常整体结构件的特征数量较大，尤其是转角特征，如某尺寸为3000mm*1200mm*35mm的飞机壁板零件，包含548个转角特征。在交互编程方式下，按照每个转角编程点击鼠标30次算，共需点击16440次，工作量大，编程周期长(约2～3天)。为此，亟需提高飞机结构件转角编程的自动化水平。而要实现飞机结构件转角的自动化编程，转角特征的自动识别是首要的关键。因此，研究基于主元的转角特征识别与构造方法，实现飞机结构件转角特征的自动识别，进而实现飞机结构件转角的自动化编程，提高数控加工的质量和效率，降低加工成本已成为高效数控加工技术急需解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于主元的转角特征识别与构造方法，该算法可实现转角特征的自动识别，为转角加工自动化编程提供必要的技术基础，减少人工交互编程工作量，缩短编程周期，提高零件加工效率。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

基于主元的转角特征识别与构造方法，其特征在于：该方法实现的主要步骤有：1)加工面识别；2)点可加工性判断；3)主元识别；4)转角特征构造；5)切深增大区识别与构造。

所述步骤1)加工面识别，根据加工角度和几何属性信息，首先对加工面进行分类；然后按照近二次规则面识别准则对近二次规则面进行识别；再对面的几何属性，计算正负性、凸凹性，并按照封闭性识别准则计算面的封闭性：

所述步骤2)点可加工性判断，根据零件表面的某个点是否可被刀具加工，判断点的可加工性，建立基于机床可加工能力的点可加工判断准则及方法；

所述步骤3)主元识别，根据面的几何类型、几何属性及可加工性，建立主元识别准则，其中主元是在某一加工工位下，零件侧壁面中任意点均为凹点且可加工的过渡曲面或凹边，实现主元的识别；

所述步骤4)转角特征构造，以主元为基础，计算转角加工的切入元和切出元，其中切入元是转交按照顺铣加工时刀具斜切进入的曲面集，切出元是转角按照顺铣加工时刀具斜切出转角区域的曲面集，构建侧R、底R及转角特征，并根据有效性判断准则评价转角是否有效；

所述步骤5)切深增大区识别与构造，根据转角特征顶面高度与切元最大高度之间关系，识别并构造切深增大区。

所述步骤1)的加工面识别中，近二次规则面的识别过程为：若已知加工精度ε_m，面f为Nurbs类型，其U向参数范围为[p_us，p_ue]，V向参数范围为[p_vs，p_ve]，分别在p_us，(p_us+p_ue)/2，p_ue处取U向参数线c_us，c_um，c_ue，类似地，分别在p_vs，(p_vs+p_ve)/2，p_ve处取U向参数线c_vs，c_vm，c_ve，建立以下近二次规则面识别准则：

准则1，即，近圆柱面规则：如果f满足以下条件之一：(1)c_us，c_um，c_ue均为半径相同的圆弧，圆心两两互不重合，并且c_vs，c_vm，c_ve均为相互平行的直线；(2)c_vs，c_vm，c_ve均为半径相同的圆弧，圆心两两互不重合，并且c_us，c_um，c_ue均为相互平行的直线；则f为近圆柱面；