基于特征的板類(lèi)零件槽特征自動(dòng)分組加工方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于特征的板類(lèi)零件槽特征自動(dòng)分組加工方法，其特征是在于首先讀取零件模型的特征識(shí)別結(jié)果信息列表，提取槽特征對(duì)應(yīng)的加工區(qū)域的幾何信息，計(jì)算出加工區(qū)域的最大加工刀具直徑，然后將各個(gè)區(qū)域的最大加工刀具直徑與刀具庫(kù)以及數(shù)控工藝規(guī)程進(jìn)行比對(duì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有槽特征加工區(qū)域的分組，每組使用一把最優(yōu)化的刀具。該方法能夠自動(dòng)為工藝員進(jìn)行刀具決策，相比于人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇刀具，降低了人工重復(fù)勞動(dòng)，同時(shí)自動(dòng)分組加工能夠?qū)⑹褂孟嗤叽绲毒叩募庸げ僮骱喜ⅲ?jié)省工藝員的時(shí)間，提高企業(yè)加工效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于特征的板類(lèi)零件槽特征自動(dòng)分組加工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種板類(lèi)零件數(shù)控加工技術(shù)，尤其是一種板類(lèi)零件的槽特征加工方 法，具體地說(shuō)是一種基于特征的板類(lèi)零件槽特征自動(dòng)分組加工方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，CAM技術(shù)在航空航天制造領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，使用CAM軟件進(jìn)行編程，可 以從一定程度上提高工藝員的編程效率，提升加工效率，縮短產(chǎn)品的制造周期，節(jié)約生產(chǎn)成 本。
[0003] 板類(lèi)零件多用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)件以及航天結(jié)構(gòu)件，以多槽特征和孔特征為特點(diǎn)，工藝 員在編制此類(lèi)零件的時(shí)候，往往需要編制數(shù)十條加工操作，需要人工點(diǎn)選很多驅(qū)動(dòng)幾何，設(shè) 置合適的刀具以及大量加工參數(shù)，編程的工作量非常大。而在選擇刀具的時(shí)候，常常根據(jù)工 藝員自身的經(jīng)驗(yàn)，或者需要一些繁瑣的測(cè)量才能確定合適的刀具，這就造成了工藝員在編 制程序的時(shí)候，往往趨于保守，使得刀具不夠優(yōu)化，造成加工時(shí)間變長(zhǎng)等問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的CAM軟件無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)板類(lèi)零件加工區(qū)域刀具的自動(dòng) 選擇，造成的編程效率低下、編程過(guò)程繁瑣的問(wèn)題，發(fā)明一種能夠自動(dòng)識(shí)別加工區(qū)域、自動(dòng) 實(shí)現(xiàn)刀具選擇并將加工區(qū)域分組的槽特征分組加工方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] -種基于特征的板類(lèi)零件槽特征自動(dòng)分組加工方法，其特征是包括以下步驟：
[0007] 步驟1:讀取零件CAM模型。在CAM環(huán)境下，導(dǎo)入零件的三維實(shí)體模型，同時(shí)導(dǎo)入 用戶提供的刀具庫(kù)信息以及數(shù)控工藝規(guī)程。
[0008] 步驟2 :讀取零件特征識(shí)別結(jié)果列表。特征識(shí)別結(jié)果列表是特征識(shí)別的結(jié)果，記錄 了零件所包含的特征信息，包括零件的槽特征、孔特征、筋特征、轉(zhuǎn)角特征等。板類(lèi)零件以槽 特征以及孔特征為主。槽特征包含水平腹板面以及與腹板面相鄰的轉(zhuǎn)角面、側(cè)面等。
[0009] 步驟3 :提取特征幾何區(qū)域信息。根據(jù)讀取的特征識(shí)別結(jié)果列表，提取特征的加工 區(qū)域幾何信息。對(duì)于槽特征，槽特征的幾何腹板面即為幾何加工區(qū)域。通過(guò)提取特征列表 記錄下的腹板面的標(biāo)識(shí)值，然后和零件幾何模型進(jìn)行比對(duì)，即可找到零件模型上對(duì)應(yīng)的加 工區(qū)域。
[0010] 步驟4 :槽特征最大刀具尺寸判定。根據(jù)提取的槽特征加工區(qū)域，計(jì)算每個(gè)加工區(qū) 域的最大刀具尺寸。最大刀具尺寸的計(jì)算步驟如下：
[0011] (1)提取槽特征的加工區(qū)域輪廓邊界，記該輪廓邊界內(nèi)所有與槽特征轉(zhuǎn)角面相鄰 的圓弧邊為轉(zhuǎn)角圓弧，記錄下所有轉(zhuǎn)角圓弧的半徑大小，篩選出最小的半徑，將該半徑對(duì)應(yīng) 的直徑值記為D1，最大刀具直徑必須小于等于D1，不然會(huì)造成加工的欠切。
[0012] (2)計(jì)算該加工區(qū)域的"最小通道"值，"最小通道"值的大小通過(guò)以下方法獲得。首 先提取該加工區(qū)域的所有環(huán)邊，將所有內(nèi)環(huán)邊存入邊列L00P1，將所有外環(huán)邊存入L00P2， 遍歷所有的外環(huán)邊列里的所有邊，找出任意兩條外環(huán)邊之間的最小距離，記為Dout，遍歷所 有外環(huán)邊以及所有內(nèi)環(huán)邊，找出任意一條外環(huán)邊與任意一條內(nèi)環(huán)邊之間的最小距離，記為 Din。取Dout和Din之間的最小值，即為該加工區(qū)域的"最小通道"值，記為D2。
[0013] (3)對(duì)比Dl與D2,取Dl與D2之間的較小值，記為Dm，該值即為加工區(qū)域?qū)?yīng)的最 大可加工刀具的直徑值。
[0014] 步驟5 :槽特征自動(dòng)分組。根據(jù)每個(gè)槽特征的最大刀具信息，結(jié)合用戶提供的刀具 庫(kù)信息以及數(shù)控工藝規(guī)程，確定每個(gè)加工區(qū)域所使用的刀具尺寸，對(duì)所有槽特征進(jìn)行自動(dòng) 分組。具體算法步驟如下：
[0015] (1)根據(jù)每個(gè)區(qū)域計(jì)算得到的最大可加工刀具尺寸Dm，結(jié)合企業(yè)提供的刀具庫(kù)信 息以及數(shù)控工藝規(guī)程，可以確定每個(gè)槽特征加工區(qū)域所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)化加工刀具，記刀具尺 寸為D，該刀具一般為刀具庫(kù)中滿足數(shù)控工藝要求的尺寸最大的刀具。
[0016] (2)遍歷每個(gè)槽特征確定的刀具尺寸，記錄下所使用刀具的數(shù)量n，對(duì)這η把刀具 分別創(chuàng)建加工組，記為Groupl、Group2…Groupn。相應(yīng)的將槽特征分組存入這些加工組。
[0017] 步驟6 :設(shè)置加工操作參數(shù)信息。槽特征分組完畢后，對(duì)每個(gè)加工組設(shè)置相關(guān)加 工參數(shù)，包括加工區(qū)域的切削模式、主軸轉(zhuǎn)速、余量信息、刀具補(bǔ)償位置、轉(zhuǎn)角刀軌處理等信 息,存入對(duì)應(yīng)的加工組中。
[0018] 步驟7 :加工刀軌自動(dòng)生成。對(duì)每個(gè)加工組自動(dòng)生成一個(gè)加工操作，并將獲取的參 數(shù)信息設(shè)置到相應(yīng)的操作內(nèi)，系統(tǒng)快速計(jì)算并生成加工操作的刀具軌跡。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是：
[0020] (1)可靠性高，通過(guò)相關(guān)算法計(jì)算加工區(qū)域的最大加工刀具尺寸，較之根據(jù)工藝員 經(jīng)驗(yàn)選擇刀具，更可靠，更具有科學(xué)性，同時(shí)減小了工藝員出錯(cuò)的概率。
[0021] (2)顯著減少編程時(shí)間，自動(dòng)分組可以自動(dòng)判定哪些加工區(qū)域能夠使用同一把刀 具加工，而且能夠?qū)⑦@些加工操作進(jìn)行合并，不需要工藝員重復(fù)進(jìn)行編程，節(jié)省工藝員時(shí) 間，進(jìn)而提升企業(yè)工作效率。
[0022] (3)自動(dòng)化高，整個(gè)槽特征加工操作生成過(guò)程，除需要人工輸入必要的操作參數(shù)之 夕卜，全部由系統(tǒng)自動(dòng)生成，除去了人工編制程序的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)一步到位。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的流程圖。
[0024] 圖2為判定加工區(qū)域最大刀具尺寸的流程圖。
[0025] 圖3為某航天板類(lèi)零件的特征識(shí)別結(jié)果。
[0026] 圖4為該板類(lèi)零件的最大加工刀具尺寸的計(jì)算結(jié)果。PI、P2…P12為特征識(shí)別得 到的12個(gè)槽特征，圖a、b、c分別為圖中三處部位的放大圖，Da、Db、Dc、Dd分別為四處狹窄 區(qū)域的最大通道值，Dmaxl、Dmax2…Dmaxl2分別為12個(gè)槽特征計(jì)算得到的最大可加工刀具 尺寸。
[0027]圖5為該板類(lèi)零件自動(dòng)分組之后的槽內(nèi)型加工工步示意圖，Pl、Ρ2···Ρ12分別為識(shí) 別得到的12個(gè)槽特征。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0029] 如圖1-5所示。
[0030] -種基于特征的板類(lèi)零件槽特征自動(dòng)分組加工方法，其流程圖如圖1所示，，具體 步驟如下：
[0031] 步驟1:讀取零件CAM模型。在CAM環(huán)境下，導(dǎo)入零件的三維實(shí)體模型，同時(shí)導(dǎo)入 用戶提供的刀具庫(kù)信息以及數(shù)控工藝規(guī)程。
[0032] 步驟2 :讀取零件特征，創(chuàng)建零件特征識(shí)別結(jié)果列表。特征識(shí)別結(jié)果列表是特征 識(shí)別的結(jié)果，記錄了零件所包含的特征信息，包括零件的槽特征、孔特征、筋特征、轉(zhuǎn)角特征 等。板類(lèi)零件以槽特征以及孔特征為主。槽特征包含水平腹板面以及與腹板面相鄰的轉(zhuǎn)角 面、側(cè)面等。如圖3所示，特征列表中顯示的是某典型航天板類(lèi)零件的特征識(shí)別結(jié)果。
[0033] 步驟3 :提取特征幾何區(qū)域信息。根據(jù)讀取的特征識(shí)別結(jié)果列表，提取特征的加工 區(qū)域幾何信息。對(duì)于槽特征，槽特征的幾何腹板面即為幾何加工區(qū)域。通過(guò)提取特征列表 記錄下的腹板面的標(biāo)識(shí)值，然后和零件幾何模型進(jìn)行比對(duì)，即可找到零件模型上對(duì)應(yīng)的加 工區(qū)域。
[0034] 步驟4 :槽特征最大刀具尺寸判定，如圖2為該算法的流程圖。根據(jù)提取的槽特征 加工區(qū)域，計(jì)算每個(gè)加工區(qū)域的最大刀具尺寸。最大刀具尺寸的計(jì)算步驟如下：
[0035] (1)提取槽特征的加工區(qū)域輪廓邊界，記該輪廓邊界內(nèi)所有與槽特征轉(zhuǎn)角面相鄰 的圓弧邊為轉(zhuǎn)角圓弧，記錄下所有轉(zhuǎn)角圓弧的半徑大小，篩選出最小的半徑，將該半徑對(duì)應(yīng) 的直徑值記為D1，最大刀具直徑必須小于等于D1，不然會(huì)造成加工的欠切。
[0036] (2)計(jì)算該加工區(qū)域的"最小通道"值，"最小通道"值的大小通過(guò)以下法獲得。首 先提取該加工區(qū)域的所有環(huán)邊，將所有內(nèi)環(huán)邊存入邊列L00P1，將所有外環(huán)邊存入L00P2， 遍歷所有的外環(huán)邊列里的所有邊，找出任意兩條外環(huán)邊之間的最小距離，記為Dout，遍歷所 有外環(huán)邊以及所有內(nèi)環(huán)邊，找出任意一條外環(huán)邊與任意一條內(nèi)環(huán)邊之間的最小距離，記為 Din。取Dout和Din之間的最小值，即為該加工區(qū)域的"最小通道"值，記為D2。如圖4中 的圖a、b、c即為零件三處狹窄區(qū)域的局部圖，Da、Db、Dc、Dd則為P5、PI、P2、P6四個(gè)槽特 征中的最小通道值。
[0037] (3)對(duì)比Dl與D2,取Dl與D2之間的較小值，記為Dm，該值即為加工區(qū)域?qū)?yīng)的最 大可加工刀具的直徑值。如圖4所示，Dmaxl、Dmax2…Dmaxl2即為計(jì)算得到的最大可加工 刀具尺寸的結(jié)果。
[0038] 步驟5:槽特征自動(dòng)分組。根據(jù)每個(gè)槽特征的最大刀具信息，結(jié)合用戶提供的刀具 庫(kù)信息以及數(shù)控工藝規(guī)程，確定每個(gè)加工區(qū)域所使用的刀具尺寸，對(duì)所有槽特征進(jìn)行自動(dòng) 分組。具體算法步驟如下：
[0039] (1)根據(jù)每個(gè)區(qū)域計(jì)算得到的最大可加工刀具尺寸Dm，結(jié)合企業(yè)提供的刀具庫(kù)信 息以及數(shù)控工藝規(guī)程，如表1所示?？梢源_定每個(gè)槽特征加工區(qū)域所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)化加工刀 具，記刀具尺寸為D，該刀具一般為刀具庫(kù)中滿足數(shù)控工藝要求的尺寸最大的刀具。
[0040] 表1部分刀具庫(kù)的刀具信息
[0041]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于特征的板類(lèi)零件槽特征自動(dòng)分組加工方法，其特征是在于它包括以下步 驟： 步驟1 :讀取零件CAM模型，在CAM環(huán)境下，導(dǎo)入零件的三維實(shí)體模型，同時(shí)導(dǎo)入用戶提 供的刀具庫(kù)信息以及數(shù)控工藝規(guī)程； 步驟2 :讀取零件特征，建立零件特征識(shí)別結(jié)果列表；特征識(shí)別結(jié)果列表是特征識(shí)別的 結(jié)果，記錄了零件所包含的特征信息，包括零件的槽特征、孔特征、筋特征和轉(zhuǎn)角特征；板 類(lèi)零件以槽特征以及孔特征為主；槽特征包含水平腹板面以及與腹板面相鄰的轉(zhuǎn)角面、側(cè) 面； 步驟3 :提取特征幾何區(qū)域信息；根據(jù)讀取的特征識(shí)別結(jié)果列表，提取特征的加工區(qū)域 幾何信息；對(duì)于槽特征而言，槽特征的幾何腹板面即為幾何加工區(qū)域；通過(guò)提取特征列表 記錄下的腹板面的標(biāo)識(shí)值，然后和零件幾何模型進(jìn)行比對(duì)，即可找到零件模型上對(duì)應(yīng)的加 工區(qū)域； 步驟4 :槽特征最大刀具尺寸判定；根據(jù)提取的槽特征加工區(qū)域，計(jì)算每個(gè)加工區(qū)域的 最大刀具尺寸； 步驟5 :槽特征自動(dòng)分組；根據(jù)每個(gè)槽特征的最大刀具信息，結(jié)合用戶提供的刀具庫(kù) 信息以及數(shù)控工藝規(guī)程，確定每個(gè)加工區(qū)域所使用的刀具尺寸，對(duì)所有槽特征進(jìn)行自動(dòng)分 組； 步驟6:設(shè)置加工操作參數(shù)信息，槽特征分組完畢后，對(duì)每個(gè)加工組設(shè)置相關(guān)加工參 數(shù)，包括加工區(qū)域的切削模式、主軸轉(zhuǎn)速、余量信息、刀具補(bǔ)償位置和轉(zhuǎn)角刀軌處理，存入對(duì) 應(yīng)的加工組中； 步驟7 :加工刀軌自動(dòng)生成，對(duì)每個(gè)加工組自動(dòng)生成一個(gè)加工操作，并將獲取的參數(shù)信 息設(shè)置到相應(yīng)的操作內(nèi)，系統(tǒng)快速計(jì)算并生成加工操作的刀具軌跡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的槽特征最大刀具尺寸判定步驟如下： (1) 提取槽特征的加工區(qū)域輪廓邊界，記該輪廓邊界內(nèi)所有與槽特征轉(zhuǎn)角面相鄰的圓 弧邊為轉(zhuǎn)角圓弧，記錄下所有轉(zhuǎn)角圓弧的半徑大小，篩選出最小的半徑，將該半徑對(duì)應(yīng)的直 徑值記為Dl，最大刀具直徑必須小于等于Dl，不然會(huì)造成加工的欠切； (2) 計(jì)算該加工區(qū)域的"最小通道"值，"最小通道"值的大小通過(guò)以下方法獲得： 首先提取該加工區(qū)域的所有環(huán)邊，將所有內(nèi)環(huán)邊存入邊列L00P1，將所有外環(huán)邊存入 L00P2,遍歷所有的外環(huán)邊列里的所有邊，找出任意兩條外環(huán)邊之間的最小距離，記為Dout， 遍歷所有外環(huán)邊以及所有內(nèi)環(huán)邊，找出任意一條外環(huán)邊與任意一條內(nèi)環(huán)邊之間的最小距 離，記為Din ;取Dout和Din之間的最小值，即為該加工區(qū)域的"最小通道"值，記為D2 ; (3) 對(duì)比Dl與D2,取Dl與D2之間的較小值，記為Dm，該值即為加工區(qū)域?qū)?yīng)的最大可 加工刀具的直徑值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的加工區(qū)域自動(dòng)分組步驟如下： (1) 根據(jù)每個(gè)區(qū)域計(jì)算得到的最大可加工刀具尺寸Dm，結(jié)合企業(yè)提供的刀具庫(kù)信息以 及數(shù)控工藝規(guī)程，確定每個(gè)槽特征加工區(qū)域所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)化加工刀具，記刀具尺寸為D，該 刀具即為刀具庫(kù)中滿足數(shù)控工藝要求的尺寸最大的刀具； (2) 遍歷每個(gè)槽特征確定的刀具尺寸，記錄下所使用刀具的數(shù)量n，對(duì)這η把刀具分別 創(chuàng)建加工組，記為Groupl、Group2…Groupn,相應(yīng)的將槽特征分組存入這些加工組中。
【文檔編號(hào)】G05B19/4097GK104317249SQ201410610079
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】李迎光, 郝小忠, 許錫春, 王鵬程, 劉旭 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)