專(zhuān)利名稱(chēng)：飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件平面輪廓數(shù)控加工刀軌觸線計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件平面輪廓數(shù)控加工刀軌觸線計(jì)算方法，用于飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工中加工刀軌的計(jì)算，為專(zhuān)業(yè)化、智能化CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)“飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件快速數(shù)控加工準(zhǔn)備系統(tǒng)”提供刀軌計(jì)算中觸線計(jì)算的一種方法，屬于飛機(jī)數(shù)字化數(shù)控編程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)輔助制造中的數(shù)控加工相關(guān)技術(shù)發(fā)展快速、應(yīng)用廣泛，有力地推動(dòng)了制造業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)代飛機(jī)普遍采用性能優(yōu)越的整體薄壁結(jié)構(gòu)件，而數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展可以有效地實(shí)現(xiàn)飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的加工。刀具軌跡的生成是數(shù)控加工技術(shù)中最重要也是研究最為廣泛的內(nèi)容。因此，研究和開(kāi)發(fā)飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工刀軌計(jì)算方法，對(duì)于提高數(shù)控編程智能化水平、實(shí)現(xiàn)飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件高效高質(zhì)的制造具有重要意義。數(shù)控加工中刀具觸線的計(jì)算是刀軌計(jì)算中非常重要的內(nèi)容，通過(guò)觸線的計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)刀具的優(yōu)化選擇以及零件的中間模型的生成。因此，如何得到有效的刀軌觸線對(duì)于數(shù)控加工技術(shù)至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件平面輪廓數(shù)控加工刀軌觸線計(jì)算方法，能夠根據(jù)零件平面輪廓計(jì)算出加工時(shí)刀具外包絡(luò)線，有利于數(shù)控編程智能化水平的進(jìn)一步提高。本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件平面輪廓數(shù)控加工刀軌觸線計(jì)算方法，包括如下步驟1)基線鏈建模；2)點(diǎn)對(duì)計(jì)算；3)跨弧有效性判斷；4)觸邊計(jì)算；5)觸線鏈構(gòu)造。所述的1)基線鏈建模流程包括①計(jì)算基線鏈中各邊相對(duì)所屬基線鏈正向方向；②生成基點(diǎn)表；③生成基邊表；④計(jì)算基點(diǎn)凸凹性；設(shè)q和q分別為頂點(diǎn)ν的前繼邊和后續(xù)邊，^和$分別為q和q在ν處沿動(dòng)向的切矢方向，其叉積令；；為
權(quán)利要求
1.飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件平面輪廓數(shù)控加工刀軌觸線計(jì)算方法，其特征在于，包括如下步驟1)基線鏈建模；2)點(diǎn)對(duì)計(jì)算；3)跨弧有效性判斷；4)觸邊計(jì)算；5)觸線鏈構(gòu)造。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件平面輪廓數(shù)控加工刀軌觸線計(jì)算方法，其特征在于所述的1)基線鏈建模流程包括①計(jì)算基線鏈中各邊相對(duì)所屬基線鏈正向方向；②生成基點(diǎn)表；③生成基邊表；④計(jì)算基點(diǎn)凸凹性；設(shè)q和q分別為頂點(diǎn)ν的前繼邊和后續(xù)邊，$和;ζ分別為q和q在ν處沿動(dòng)向的切矢方向，其叉積令為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件平面輪廓數(shù)控加工刀軌觸線計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟幻點(diǎn)對(duì)計(jì)算的流程包括給定基點(diǎn)表和基邊表，依次計(jì)算基邊間、基點(diǎn)間和基邊點(diǎn)間的所有點(diǎn)對(duì)的跨??；所述的基點(diǎn)間點(diǎn)對(duì)計(jì)算，包括確定當(dāng)前基點(diǎn)的最近基點(diǎn)；計(jì)算這兩基點(diǎn)間的跨??； 所述的基邊間點(diǎn)對(duì)計(jì)算，包括計(jì)算不同類(lèi)型邊間過(guò)渡圓角；確定圓角端點(diǎn)類(lèi)別； 所述的基邊、基點(diǎn)間點(diǎn)對(duì)計(jì)算，包括對(duì)于每條基邊，選擇不是此邊端點(diǎn)的凸基點(diǎn)；計(jì)算基邊和凸基點(diǎn)間的跨??；確定圓角斷點(diǎn)類(lèi)別。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件平面輪廓數(shù)控加工刀軌觸線計(jì)算方法，其特征在于所述步驟幻跨弧有效性判斷具體為根據(jù)跨弧的特點(diǎn)分為基點(diǎn)處、基邊內(nèi)、基點(diǎn)間、基邊間、基邊基點(diǎn)間五類(lèi)，根據(jù)相應(yīng)的判斷原則，判斷并保留有效跨??；其中(1)基點(diǎn)處跨弧有效性是根據(jù)最左與最右原則來(lái)判斷若同一觸點(diǎn)處存在多個(gè)跨弧及后續(xù)基線段，則對(duì)于動(dòng)元相對(duì)基線鏈左向時(shí)，與基線段不相交的最左側(cè)跨弧有效；而對(duì)于動(dòng)元相對(duì)基線鏈右向時(shí)，與基線段不相交的最右側(cè)跨弧有效；若同一礙點(diǎn)處存在多個(gè)跨弧及前繼基線段，則對(duì)于動(dòng)元相對(duì)基線鏈左向時(shí)，最右側(cè)跨弧有效；而對(duì)于動(dòng)元相對(duì)基線鏈右向時(shí)，最左側(cè)跨弧有效；(2)基點(diǎn)間跨弧有效性需要同時(shí)滿(mǎn)足距離原則、保凸原則和側(cè)位原則，則有效； 所述的距離原則兩基點(diǎn)均為凸且兩基點(diǎn)間距離不大于動(dòng)元直徑； 保凸原則跨弧與其始點(diǎn)所在基點(diǎn)的前繼邊在其始點(diǎn)處非凸；跨弧與其礙點(diǎn)所在基點(diǎn)的后續(xù)邊在其終點(diǎn)處非凹；側(cè)位原則跨弧圓心相對(duì)第一到第二個(gè)頂點(diǎn)的側(cè)位必須與動(dòng)元側(cè)位相同；(3)基邊內(nèi)跨弧有效性，根據(jù)奇偶性原則判斷給定一條基邊eb，Pi和Cbi(i = 1， 2，...，n)為位于q上且沿q和動(dòng)向依次排列的所有跨弧 的端點(diǎn)及其類(lèi)別，則跨弧有效性判斷條件為Cbj Φ Cbi (j > i，i，j = 1，2，. . .，n)，其中i為離j最近的有效跨弧端點(diǎn)號(hào)；若有兩個(gè)跨弧端點(diǎn)重合于A的始點(diǎn)或終點(diǎn)，則跨弧端點(diǎn)提取原則如下 <1>若跨弧端點(diǎn)與q始點(diǎn)重合，則當(dāng)q為正向，取其中終點(diǎn)重合于q始點(diǎn)的跨弧，并令此基點(diǎn)為礙點(diǎn)；否則，取其中始點(diǎn)重合于q始點(diǎn)的跨弧，并令此基點(diǎn)為觸點(diǎn)；<2>若跨弧端點(diǎn)與q終點(diǎn)重合，則當(dāng)q為正向，取其中始點(diǎn)重合于q終點(diǎn)的跨弧，并令此基點(diǎn)為觸點(diǎn)；否則，取其中終點(diǎn)重合于q終點(diǎn)的跨弧，并令此基點(diǎn)為礙點(diǎn)；(4)基邊間跨弧有效性給定一條基邊^(qū)VPi* cbji = 1,2,...,)為位于 上(包括重合于 的始末點(diǎn))且沿q和動(dòng)向依次排列的所有跨?。サ亩它c(diǎn)及其類(lèi)別，則跨弧有效性判斷條件為設(shè)當(dāng)前基邊％上沿動(dòng)向的最后一個(gè)跨?。ゼ捌涠它c(diǎn)類(lèi)別Cb1, a2為沿動(dòng)向且端點(diǎn)位于 eb后續(xù)連接基邊q上的第一個(gè)跨弧，Cb2為 位于q上的端點(diǎn)類(lèi)別，則若同時(shí)滿(mǎn)足如下五條件，B1和 均無(wú)效Ocb1 = cb2 = 1，亦即均為觸點(diǎn)；<2>&1和 的始點(diǎn)方位相對(duì)動(dòng)元側(cè)位為“凹”；<3>兩圓心距離不大于動(dòng)元直徑；<4>&1和ει2的終點(diǎn)不重合；<5>兩跨弧間相交；(5)基邊、基點(diǎn)間跨弧有效性需要滿(mǎn)足跨弧端點(diǎn)不能重合于基邊始末點(diǎn)的條件，且當(dāng)基點(diǎn)為凹時(shí)，跨弧無(wú)效；基點(diǎn)的凸凹性計(jì)算如下i.若在基邊上的端點(diǎn)為觸點(diǎn)，則取基點(diǎn)的后續(xù)邊，并根據(jù)跨弧和后續(xù)邊在基點(diǎn)處沿動(dòng)向的切方向，計(jì)算該基點(diǎn)的凸凹性； .若在基邊上的端點(diǎn)為礙點(diǎn)，則取基點(diǎn)的前繼邊，并根據(jù)前繼邊和跨弧在基點(diǎn)處沿動(dòng)向的切方向，計(jì)算該基點(diǎn)的凸凹性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件平面輪廓數(shù)控加工刀軌觸線計(jì)算方法，其特征在于所述步驟4)觸邊計(jì)算的內(nèi)容包括對(duì)于存在有效跨弧端點(diǎn)的基邊，利用這些點(diǎn)對(duì)基邊基線分段，并根據(jù)這些點(diǎn)的奇偶性原則，確定其中的觸線段； 其中觸邊有效性判斷原則如下(1)觸邊端點(diǎn)不能重合；(2)若一條觸邊相對(duì)動(dòng)向的相對(duì)始點(diǎn)是某有效跨弧的始點(diǎn)，但非其它跨弧的終點(diǎn)，則此觸邊是無(wú)效的；(3)若一條觸邊相對(duì)動(dòng)向的相對(duì)終點(diǎn)是某有效跨弧的終點(diǎn)，但非其它跨弧的始點(diǎn)，則此觸邊是無(wú)效的；(4)設(shè)q為一條觸邊e的后續(xù)觸邊，ef為q的前繼觸邊，若e無(wú)效且q或無(wú)或非跨弧， 則q是無(wú)效的；(5)設(shè)q為一條觸邊e的前繼觸邊，eb為q的后續(xù)觸邊，若e無(wú)效且q或無(wú)或非跨弧，則q是無(wú)效的；(6)對(duì)于觸邊，滿(mǎn)足下列條件之一，則此觸邊無(wú)效 <1>觸邊為基邊且原端點(diǎn)有連接邊，但現(xiàn)在卻任何無(wú)連接邊； <2>觸邊為基邊且其只有一條前繼邊，而此前繼邊有兩條及兩條以上的后續(xù)邊； <3>觸邊為基邊且其只有一條后續(xù)邊，而此后續(xù)邊有兩條及兩條以上的前繼邊； <4>觸邊為跨弧，且其無(wú)任何前繼邊或后續(xù)邊，則此觸邊無(wú)效； <5>觸邊為原基邊上一段(其中一個(gè)端點(diǎn)號(hào)大于或等于原基點(diǎn)數(shù))，且其無(wú)任何前繼邊或后續(xù)邊，則此觸邊無(wú)效。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件平面輪廓數(shù)控加工刀軌觸線計(jì)算方法，其特征在于所述步驟5)觸線鏈構(gòu)造的主要內(nèi)容有根據(jù)首末相連關(guān)系，依次選擇觸邊和跨弧，構(gòu)造相應(yīng)的觸線鏈；(1)判斷觸線的有效性若當(dāng)前邊為觸邊，且其后續(xù)邊的前繼為跨弧，則此當(dāng)前邊及其所在觸線鏈?zhǔn)菬o(wú)效的；若觸邊的唯一鏈接邊是無(wú)效的觸邊，則此觸線鏈無(wú)效；若觸線鏈只含一條基邊，且此基邊的原一條連接邊為無(wú)效的，則此觸線鏈無(wú)效；若觸線鏈只含一條跨弧，則此觸線鏈無(wú)效；(2)邊選擇(a)后續(xù)邊選擇若當(dāng)前為基邊，則跨弧為后續(xù)邊的最先選擇，只有無(wú)連接跨弧時(shí)才選擇連接基邊； 若當(dāng)前為跨弧，則基邊為后續(xù)邊的最先選擇，只有無(wú)連接基邊時(shí)才選擇連接跨??；(b)前繼邊選擇若當(dāng)前為基邊，則跨弧為后續(xù)邊的最先選擇，只有無(wú)連接跨弧時(shí)才選擇連接基邊。 若當(dāng)前為跨弧，則基邊為后續(xù)邊的最先選擇，只有無(wú)連接基邊時(shí)才選擇連接跨?。?3)從緩存邊表中提取邊，來(lái)構(gòu)造觸線鏈，其步驟為(a)提取和刪除當(dāng)前緩存邊表中的第一條邊，以此邊作為當(dāng)前邊和新構(gòu)造觸線鏈的首邊；(b)從緩存邊表中搜索和刪除當(dāng)前邊的后續(xù)邊，插入到當(dāng)前觸線鏈的末尾位置中；(c)以此后續(xù)邊為當(dāng)前邊，重復(fù)(b)，直到緩存邊表結(jié)束；(d)以當(dāng)前觸線鏈的首邊為當(dāng)前邊；(e)從緩存邊表中搜索和刪除當(dāng)前邊的前繼邊，插入到當(dāng)前觸線鏈的頭部位置；(f)以此前繼邊為當(dāng)前邊，重復(fù)(e)，直到緩存邊表結(jié)束；(g)計(jì)算當(dāng)前觸線鏈中所有重合于基點(diǎn)的頂點(diǎn)的凸凹性，并保證均為凸和平的，否則， 有錯(cuò)誤，此觸線鏈不正確。
全文摘要
飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件平面輪廓數(shù)控加工刀軌觸線計(jì)算方法，包括如下步驟①基線鏈建模，根據(jù)給定的基線鏈建立基線鏈模型；②點(diǎn)對(duì)計(jì)算計(jì)算，計(jì)算點(diǎn)對(duì)間的跨弧；③跨弧有效性判斷，判斷跨弧的有效性；④觸線計(jì)算，根據(jù)有效跨弧及基邊計(jì)算觸邊；⑤觸線鏈建模，提取觸邊和有效跨弧，構(gòu)造觸線鏈。該計(jì)算方法可根據(jù)零件平面輪廓計(jì)算出加工時(shí)刀軌觸線，有效地解決了數(shù)控自動(dòng)編程中刀具外包絡(luò)線的求解問(wèn)題，顯著提高了數(shù)控程序編制效率與加工效率，對(duì)于智能數(shù)控加工編程的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。
文檔編號(hào)G05B19/4097GK102566508SQ20121005866
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者初宏震, 周婷, 張輝, 曾德標(biāo), 杜寶瑞, 王碧玲, 鄭國(guó)磊 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué), 沈陽(yáng)飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限公司