[发明专利]用于生成斜率同步刀具路径的计算机实现的方法和系统

说明书

本公开涉及用于生成斜率同步刀具路径的计算机实现的方法和系统。该方法包括利用计算机和斜率同步刀具路径应用程序来执行斜率同步刀具路径应用程序执行。斜率同步刀具路径应用程序执行包括：沿着Z轴定义与轮廓零件的表面相交的等距隔开的Z值；为Z值确定斜率因子，以定义Z值和对应的斜率因子值的阵列；以及设置当前Z坐标，并迭代地计算步距；将当前Z坐标递减所计算的步距；以及确定表面与水平面在当前Z坐标处的交点，以产生轮廓刀具路径环。该方法包括将输出文件发送到数控ISF机器，以渐进地成形轮廓零件。

技术领域

本公开总体上涉及用于使用板材渐进成形(incremental sheet forming，ISF)过程来制造零件的方法和系统，并且更具体地，涉及用于通过生成用于板材渐进成形过程的斜率同步刀具路径(slope synchronized tool paths)来制造轮廓零件(诸如飞机轮廓零件)的方法和系统。

背景技术

诸如板材渐进成形(ISF)的零件成形过程可以用于制造用于车辆(诸如飞机)的零件，诸如轮廓零件，包括新零件、替换零件和备用零件。ISF是金属板材成形过程，该过程使用成形刀具沿着预定的刀具路径使金属板材变形，以使金属板材具有期望的形状，诸如三维形状。ISF刀具可以与计算机数控(CNC)机器或另一合适的机器或系统一起使用，以将金属板材成形为零件期望的形状。

通常通过在Z级刀具路径之间使用固定或恒定的距离来实现ISF。这种方法可能适用于固定或恒定的壁角零件，但是当同一零件上的壁角不同时，可能会导致不均匀的跨步。例如，固定或恒定的步距对于陡峭的斜率可能太大，或者对于较浅的斜率可能太小，并且这可能导致具有表面缺陷(诸如隆起或瑕疵)的成形零件。这可能进而需要额外的表面处理过程以去除或减少表面缺陷。这种额外的表面处理过程可能会增加零件制造的总时间和费用，或者可能导致不符合设计规格的零件。

另外，ISF可以使用已知的CAM(计算机辅助制造)软件进行零件成形。这种已知的CAM软件允许基于加工过程的刀具路径特征和刀具，在加工过程中，去除材料以从固体材料块中雕刻出零件。然而，这样的刀具路径特征和刀具不允许与Z级(轮廓型)刀具路径相结合的壁角敏感的步距。

因此，在本领域中需要用于生成用于零件的零件成形制造(诸如板材渐进成形(ISF)制造)的刀具路径的方法和系统，其导致具有减少的表面缺陷、改善的形状清晰度、改善的质量、减少对额外的表面处理过程的需求的成形零件，并且提供优于已知的方法和系统的显著优点。

发明内容

本公开的示例实施方式提供了用于生成用于轮廓零件的零件成形制造(诸如板材渐进成形(ISF)制造)的刀具路径(诸如斜率同步刀具路径)的方法和系统。如以下详细描述中所讨论的，方法和系统的版本可以提供优于现有方法和系统的显著优点。

在一个示例性版本中，提供了计算机实现的方法，用于生成用于轮廓零件的板材渐进成形(ISF)的一系列斜率同步刀具路径。该计算机实现的方法包括以下步骤：提供计算机系统，该计算机系统包括具有处理器装置的计算机，并且包括分别由计算机可读软件程序实现并且分别由计算机执行的建模应用程序和斜率同步刀具路径应用程序。

该计算机实现的方法还包括以下步骤：利用计算机和斜率同步刀具路径应用程序执行斜率同步刀具路径应用程序执行。斜率同步刀具路径应用程序执行包括以下子步骤：沿着Z轴定义多个等距隔开的Z值，其中，多个等距隔开的Z值中的每一个与近似于轮廓零件的三维几何形状的表面相交。斜率同步刀具路径应用程序执行还包括以下子步骤：基于与多个等距隔开的Z值中的每一个相交的表面的法向量的最大Z轴分量，为多个等距隔开的Z值中的每一个确定斜率因子，以定义Z值和对应于Z值的斜率因子值的阵列。斜率同步刀具路径应用程序执行还包括以下子步骤：将对应于表面的开始部分的初始Z坐标设置为当前Z坐标。