[發明專利]飛機結構件智能數控加工編程系統及方法

有效

• 申請號: 201310723872.6
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103699055A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 杜寶瑞;初宏震;陳樹林;趙丹
• 申請（專利權）人: 沈陽飛機工業（集團）有限公司
• 主分類號: G05B19/4097
• 分類號: G05B19/4097
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 羅瑩

技術領域

本發明涉及一種飛機結構件智能數控加工編程系統及方法，應用于飛機大型整體結構件的數控加工程序編制，提高數控程序編制的自動化和智能化水平，以縮短飛機結構件數控編程周期并提高結構件的加工效率。該技術發明屬于飛機數字化制造技術領域。

背景技術

數控編程技術的發展已有五十多年的歷史，它是隨世界第一臺三坐標數控銑床問世而誕生并迅速發展起來，經歷了由手工編程發展至數控語言自動編程再上升為基于三維幾何模型的數控自動編程的過程。縱觀其發展，推動這一變遷的是生動的生產實踐對數控加工編程技術的要求。目前，經過國內外專家學者廣泛和深入研究，數控加工編程技術已得到了顯著的發展，取得了豐碩成果，為進一步提高編程的自動化水平，目前，數控編程技術已經逐步進入智能數控編程的發展階段，將形成智能數控編程。

計算機、編程以及高速切削加工等相關技術的快速發展和廣泛應用推動了飛機結構件制造技術的發展，在現代飛機結構中越來越多地采用經由數控加工而成的整體零件來代替裝配式組合件，減輕了飛機自重，縮短了飛機結構件的加工和裝配時間，并且有效提高了飛機結構的整體性能。但是，整體結構件具有結構復雜、制造精度要求高且加工難度大等特點，當前在通用CAM平臺中基于三維幾何模型的工藝準備及交互數控編程方式已成為影響飛機結構件制造周期及質量的瓶頸因素之一。究其根源，主要有以下兩個方面：一是工藝準備及編程技術智能化程度低，過分依賴于程編人員在特定生產環境下長期積累的經驗知識，編程不規范并且程序質量不穩定；二是編程過程自動化程度低，需要通過人機交互方式設置大量的加工操作參數，重復工作量大，編程周期長。

這種單純依靠程編人員的經驗采用交互方式指定加工區域和設置加工參數已遠遠滿足不了生產實踐對數控加工程序編制快速、便捷的需求。因此旨在提高自動化和智能化程度的智能數控編程技術引起學術界和工業界的廣泛關注和高度重視。方法是將人工智能、神經網絡和專家系統等智能技術引入到現有的基于三維幾何模型的數控加工自動編程系統中，使其具有一定的識別、分析、判斷和決策能力，能夠根據零件和毛坯的幾何模型自動識別加工特征模型，并據此制定合理的加工工藝流程，確定和設置工作選項，最大程度簡化操作過程。目標是使人從繁重的重復性工作中解放出來，由系統綜合考慮毛坯、零件、刀具和機床等各種因素，自動完成從毛坯到產品整個加工過程的數控加工程序編制，從而極大地提高程序編制的效率和質量。

然而，自動化與智能化數控加工編程尚處于研究和探索階段，需要解決的問題還很多，有待于進一步的深入研究。學術界研究熱點主要包括加工特征識別、特征優化排序、刀具選取、加工參數優化選取、刀具運動軌跡計算、5軸加工刀軸方向控制以及仿真驗證等方面。眾多研究人員已經取得了一定的成果，R.B.Karadkar等在1996年研究并開發了包含基于特征的2.5軸零件工藝規劃設計系統，實現2.5軸零件工藝的自動規劃，為后續的CAM自動化編程提供基礎。Huikang?K.Miao等在IDEAS平臺進行二次開發實現了基于加工特征的工藝規劃，有效地實現了CAD/CAPP/CAM的集成，但是該系統也只適用于2.5軸零件。為提高編程系統的自動化程度，Millan?k.Yeung將人工智能引入到編程系統中，通過加工特征的自動識別及刀具的優化選取，開發了智能工藝規劃系統，并且系統的柔性化、簡單化便于新知識、新工藝的擴展。另外，為解決由于現代機械產品復雜程度的逐步增加而導致工藝編程過程繁瑣、復雜等問題，UlrichBerger等將基于知識的加工特征作為工藝過程的基本元素，以減少工藝時間為目標，采用圖的方式描述及優化工藝過程，并在CATIA上進行實現。各CAM公司也緊隨其后陸續在各自的數控編程系統中引入智能技術，推出具有部分智能的CAM系統，如FeatureCAM系統和ESPRIT系統，這兩個系統均基于特征及知識、使用自動特征識別技術的全功能軟件，特征和知識庫技術的使用，使得零件加工編程更方便、更簡單，極大地縮短了加工編程時間。但目前該類系統還需要較多的人工交互操作，并且不適用復雜零件，離實際應用尚有一段距離。

發明內容

為了解決上述存在的技術問題，本發明提供一種飛機結構件智能數控加工編程系統（簡稱INCPro），根據工藝方案驅動飛機結構件的智能編程，實現了編程的智能化、規范化和自優化，編制的程序高度符合工藝要求，并能體現編程員的思想。