[發明專利]平面筋頂面數控刀軌生成方法

在審

• 申請號: 201810529751.0
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108763757A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 房志亮;劉本剛;方柏鑫
• 申請（專利權）人: 沈陽飛機工業（集團）有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

本發明屬于飛機數字化制造技術領域，提供一種平面筋頂面數控刀軌生成方法。該方法實現的總體流程為：1)識別平頂筋頂面端頭邊；2)離散平頂筋頂面邊界并對平頂筋頂面進行約束Delaunay三角剖分；3)定位平頂筋頂面分支圓；4)劃分平頂筋頂面分支區域并構建分支骨架；5)合并分支骨架并生成平頂筋頂面加工刀軌。實踐證明，該方法具有刀軌計算效率高、速度快、占用空間小等特點，可用于飛機結構件平頂筋頂面刀軌生成，以提高快速數控編程的效率并顯著減少工藝員工作量。

技術領域

本發明屬于飛機數字化制造技術領域，涉及一種基于結構化骨架的飛機結構件平頂筋頂面刀軌生成方法，用于飛機復雜結構件數控程序的快速編制，為專業化、智能化CAD/CAPP/CAM集成系統“飛機結構件快速數控編程系統”提供刀具軌跡自動生成的相關技術支持。

背景技術

為滿足不斷提高的飛機性能要求，飛機結構件設計過程中大量采用一體化整體式結構，增加了下游工藝設計的困難，這使得飛機結構件的數控加工成為飛機制造中的“瓶頸”。平頂筋是飛機結構件中最常見的加工特征之一，在復雜飛機結構件中相交筋條交錯，平頂筋頂面形狀錯綜復雜，同時由于筋的厚度通常只有3～5mm，數控編程繁瑣、效率低且易出錯，提高平頂筋的數控編程效率和質量，縮短結構件數控加工工藝準備時間是飛機研制過程中亟待解決的問題。

解決上述問題首先需要完成CAD系統向CAM、CAPP系統的信息傳遞，建立零件的實體模型與加工特征、加工工藝之間的映射關系，然后基于映射信息對平頂筋刀具軌跡進行合理規劃。而骨架被認為是將實體降低一個維度的一種表達方式，具有唯一性、對稱性、拓撲等價性等特性，解決平頂筋頂面刀具軌跡生成問題有著潛在的優勢。唐云龍等從約束Delaunay三角網格中直接提取近似骨架生成平頂筋頂面刀軌(唐云龍.飛機結構件平筋頂面加工刀軌自動生成方法:中國,CN103034167B[P].2013-04-10.),該方法利用了Delaunay三角剖分在區域分解方面的優點，但在平頂筋頂面為不規則連通域時，由于三角形網格中三角形尺寸的差異較大且分布的不均勻，所生成的刀軌與理論骨架誤差較大產生殘留區域且刀軌存在C¹不連續點。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提出基于結構化骨架的飛機結構件平頂筋頂面刀軌生成方法，該方法能有效生成邊界為任意曲線類型的復雜相交平頂筋頂面的數控加工刀軌。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種平面筋頂面數控刀軌生成方法，該方法實現的主要步驟有：1)識別平頂筋頂面端頭邊；2)離散平頂筋頂面邊界并對平頂筋頂面進行約束Delaunay三角剖分；3)定位平頂筋頂面分支圓；4)劃分平頂筋頂面分支區域并構建分支骨架；5)合并分支骨架并生成平頂筋頂面加工刀軌。

所述步驟1)識別平頂筋頂面端頭邊，包含(1)邊凹凸性判斷；(2)端頭邊識別；

所述的(1)邊凹凸性判斷，即判斷兩鄰接拓撲面公共邊上任一點的凹凸性確定該公共邊的凹凸性；

所述的(2)端頭邊識別，按照規則1進行；

所述的規則1，端頭邊識別規則：設平頂筋頂面與面f_s相鄰接，公共邊為e_c，若e_c滿足以下條件的任一條：

①e_c為凹邊或切邊；

②e_c為凸邊，f_s與e_c共端點的兩條相鄰邊均為凸邊，線段e為f_s的中心點p所在水平面和f_s的交線段，e的長度為l_e，平頂筋的最大筋寬和最小筋寬為w_max、w_min，l_e∈[w_min,w_max]；