[发明专利]平面筋顶面数控刀轨生成方法

说明书

本发明属于飞机数字化制造技术领域，提供一种平面筋顶面数控刀轨生成方法。该方法实现的总体流程为：1)识别平顶筋顶面端头边；2)离散平顶筋顶面边界并对平顶筋顶面进行约束Delaunay三角剖分；3)定位平顶筋顶面分支圆；4)划分平顶筋顶面分支区域并构建分支骨架；5)合并分支骨架并生成平顶筋顶面加工刀轨。实践证明，该方法具有刀轨计算效率高、速度快、占用空间小等特点，可用于飞机结构件平顶筋顶面刀轨生成，以提高快速数控编程的效率并显著减少工艺员工作量。

技术领域

本发明属于飞机数字化制造技术领域，涉及一种基于结构化骨架的飞机结构件平顶筋顶面刀轨生成方法，用于飞机复杂结构件数控程序的快速编制，为专业化、智能化CAD/CAPP/CAM集成系统“飞机结构件快速数控编程系统”提供刀具轨迹自动生成的相关技术支持。

背景技术

为满足不断提高的飞机性能要求，飞机结构件设计过程中大量采用一体化整体式结构，增加了下游工艺设计的困难，这使得飞机结构件的数控加工成为飞机制造中的“瓶颈”。平顶筋是飞机结构件中最常见的加工特征之一，在复杂飞机结构件中相交筋条交错，平顶筋顶面形状错综复杂，同时由于筋的厚度通常只有3～5mm，数控编程繁琐、效率低且易出错，提高平顶筋的数控编程效率和质量，缩短结构件数控加工工艺准备时间是飞机研制过程中亟待解决的问题。

解决上述问题首先需要完成CAD系统向CAM、CAPP系统的信息传递，建立零件的实体模型与加工特征、加工工艺之间的映射关系，然后基于映射信息对平顶筋刀具轨迹进行合理规划。而骨架被认为是将实体降低一个维度的一种表达方式，具有唯一性、对称性、拓扑等价性等特性，解决平顶筋顶面刀具轨迹生成问题有着潜在的优势。唐云龙等从约束Delaunay三角网格中直接提取近似骨架生成平顶筋顶面刀轨(唐云龙.飞机结构件平筋顶面加工刀轨自动生成方法:中国,CN103034167B[P].2013-04-10.),该方法利用了Delaunay三角剖分在区域分解方面的优点，但在平顶筋顶面为不规则连通域时，由于三角形网格中三角形尺寸的差异较大且分布的不均匀，所生成的刀轨与理论骨架误差较大产生残留区域且刀轨存在C¹不连续点。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出基于结构化骨架的飞机结构件平顶筋顶面刀轨生成方法，该方法能有效生成边界为任意曲线类型的复杂相交平顶筋顶面的数控加工刀轨。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种平面筋顶面数控刀轨生成方法，该方法实现的主要步骤有：1)识别平顶筋顶面端头边；2)离散平顶筋顶面边界并对平顶筋顶面进行约束Delaunay三角剖分；3)定位平顶筋顶面分支圆；4)划分平顶筋顶面分支区域并构建分支骨架；5)合并分支骨架并生成平顶筋顶面加工刀轨。

所述步骤1)识别平顶筋顶面端头边，包含(1)边凹凸性判断；(2)端头边识别；

所述的(1)边凹凸性判断，即判断两邻接拓扑面公共边上任一点的凹凸性确定该公共边的凹凸性；

所述的(2)端头边识别，按照规则1进行；

所述的规则1，端头边识别规则：设平顶筋顶面与面f_s相邻接，公共边为e_c，若e_c满足以下条件的任一条：

①e_c为凹边或切边；

②e_c为凸边，f_s与e_c共端点的两条相邻边均为凸边，线段e为f_s的中心点p所在水平面和f_s的交线段，e的长度为l_e，平顶筋的最大筋宽和最小筋宽为w_max、w_min，l_e∈[w_min,w_max]；