[發(fā)明專利]一種飛機蒙皮橫向拉形加載軌跡設(shè)計與數(shù)控代碼生成方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910081058.2
• 申請日: 2009-04-01
• 公開（公告）號: CN101510083A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李衛(wèi)東;萬敏;韓金全;閻昱
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19;G05B19/4093
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種飛機蒙皮橫向拉形加載軌跡設(shè)計與數(shù)控代碼生成方法，其特征在于：該方法具體步驟如下：

步驟一：橫向拉形加載軌跡設(shè)計

它指的是拉形機左右兩個直夾鉗的空間運動路線設(shè)計，計算加載軌跡的方法是截平面幾何分析法，具體作法是：數(shù)控橫拉機為ACBFET系列數(shù)控橫拉機

(一).計算截面線

由于加載軌跡設(shè)計采用截平面幾何分析方法，因此截面線計算是參數(shù)化設(shè)計的基本方法，選定兩個平面，由于設(shè)計加載軌跡是在有限元殼單元網(wǎng)格基礎(chǔ)上進行搜索與計算，截面線即為由平面截取拉形模和夾鉗導(dǎo)料弧網(wǎng)格對象獲得的連續(xù)有序線段；計算截面線，首先是計算網(wǎng)格對象與平面相交的各個線段，基本算法是遍歷網(wǎng)格對象中所有單元，計算單元與平面的交線段，并將交線段有序連接；

(二).加載軌跡搜索

加載軌跡搜索問題相當于根據(jù)拉形模和夾鉗導(dǎo)料弧的截面線，在定義的包覆角直線上找到一點，即輔助線的端點，使得從這點出發(fā)生成的輔助線的長度滿足拉伸率要求；輔助線指毛料變形截面上的二維虛擬線條，由四部分組成：①左右夾持段；②左右夾鉗包覆段；③左右懸空段；④模具貼合段；由于ACB?FET系列數(shù)控橫拉機的夾鉗有四個獨立的自由度，因此進行橫向拉形加載軌跡設(shè)計時需要兩條輔助線；

步驟二：參考點偏移搜索

對ACB?FET系列數(shù)控拉形機，當橫向或縱向作動筒伸長量不一致時，夾鉗有空間的扭轉(zhuǎn)，而根據(jù)輔助線計算的端點坐標，始終在輔助線定義平面上；因此，要通過這兩個點確定夾鉗的空間姿態(tài)，還需要進行參考點的偏移搜索來計算鉗口線在空間的扭轉(zhuǎn)，進而求得輔助線端點的三個方向的坐標；

步驟三：機構(gòu)位置的反解

(一).機構(gòu)分析

ACB?FET系列數(shù)控橫拉機呈左右對稱結(jié)構(gòu)，每側(cè)一個直鉗口夾鉗，兩個橫向作動筒，兩個縱向作動筒，四個作動筒的協(xié)調(diào)動作實現(xiàn)夾鉗的空間運動；

ACB?FET系列數(shù)控橫拉機的結(jié)構(gòu)為四桿并聯(lián)機構(gòu)，工作件為直鉗口夾鉗，ACB?FET系列數(shù)控橫拉機單側(cè)有四個分支；

(二).運動求解?

已知輸出件的位置和姿態(tài)，求解機構(gòu)輸入件的位置稱為機構(gòu)位置的反解；對ACBFET系列數(shù)控橫拉機的機構(gòu)而言，作動筒的伸縮長度是輸入件，而夾鉗的位置和空間姿態(tài)為輸出件；在夾鉗鉗口線與兩條輔助線的交點作為輸出件的位置定義點，A和B點即為兩個位置定義點；設(shè)過A作動筒中心線與機架的支點，且法線為Y軸正向的平面為P_ZA，過Y作動筒中心線與機架的支點，法線為Y軸正向的平面為P_XY；O_ZA是平面P_ZA與鉗口線的交點，O_XY則是平面P_XY與鉗口線的交點；ACB?FET系列數(shù)控橫拉機的機構(gòu)運動反解被定義為根據(jù)A點和B點的坐標計算整個機構(gòu)的空間位置和姿態(tài)；實際計算時，根據(jù)A和B點的坐標按矢量延伸計算O_ZA和O_XY的坐標，并根據(jù)O_ZA和O_XY的坐標反向計算機構(gòu)；

并聯(lián)機構(gòu)運動反解算法思想是在輸出機構(gòu)上建立動態(tài)坐標系，在一個驅(qū)動件或相對于驅(qū)動件靜止建立靜態(tài)坐標系，求得關(guān)節(jié)點在動態(tài)坐標系的坐標后，通過動、靜態(tài)坐標系空間變換關(guān)系求得關(guān)節(jié)點的靜態(tài)坐標；設(shè)動態(tài)坐標系O_d-X_dY_dZ_d，其中，O_d點為O_ZA點，Y_d軸方向為沿夾鉗方向，Z_d軸方向為通過O_d點平行于A作動筒的中心軸線；X_d軸方向為Y_d軸和Z_d軸的正交方向，即：靜態(tài)坐標系O-XYZ則建立在以橫向作動筒與機架的4個固定連接中心點所構(gòu)成的平面內(nèi)的機構(gòu)對稱中心處；動態(tài)坐標系中任一向量R′可以通過式(1)變換到靜態(tài)坐標系中的R，即：

R＝TR′+O_d?????????????????(1)

式中，O_d為動態(tài)坐標系原點在固定坐標系中的位置矢量；另外，由幾何關(guān)系可以求得：

設(shè)X_d(r_X，m_X，n_X)，Y_d(r_Y，m_Y，n_Y)，Z_d(r_Z，m_Z，n_Z)，則動態(tài)坐標系O_d-X_dY_dZ_d的方向余弦矩陣為：

設(shè)過點Z₀及點Z_I作垂直于Z_II點處轉(zhuǎn)動軸線的平面為Ω，?為平面Ω的法線，則利用矢量叉積公式有：

由已經(jīng)計算得到的Z_I點的坐標值及已知Z₀點的位置，直線Z₀Z_I的方向余弦為：

因而，平面Ω的法線?的方向余弦為：

又由于平面Ω的法線?與動態(tài)坐標系的Y_d軸均垂直于連桿Z₁Z_II，則有：

因此：