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CN114239139B - 一种飞机结构件标准工艺凸台自动创建方法 - Google Patents

一种飞机结构件标准工艺凸台自动创建方法 Download PDF

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CN114239139B CN202111527989.8A CN202111527989A CN114239139B CN 114239139 B CN114239139 B CN 114239139B CN 202111527989 A CN202111527989 A CN 202111527989A CN 114239139 B CN114239139 B CN 114239139B
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Abstract

本发明属于机械加工制造技术领域，具体涉及一种飞机结构件标准工艺凸台自动创建方法，包括以下步骤：选择结构件中的某一腹板面作为投影面；将所有投影面进行投影并找到最大轮廓包络线；将最大轮廓包络线向零件外侧偏移，得到偏移后的轮廓曲线，在轮廓曲线上确定首个工艺凸台中心点位置，沿顺时针方向依次生成工艺凸台中心点P i 和L i ；得到轮廓面在点L i 处的法矢T i ；将法矢T i 在投影面上进行投影得到投影分量τ i ，创建标准工艺凸台主体；针对单面零件和双面零件分别生成工艺凸台连接区，完成工艺凸台创建。本发明可为飞机结构件数控加工提供一种标准工艺凸台自动创建方法，可提升工艺凸台设置的合理性，并减少工艺人员的重复性劳动。

Description

一种飞机结构件标准工艺凸台自动创建方法
技术领域
本发明属于机械加工制造技术领域，具体涉及一种飞机结构件标准工艺凸台自动创建方法。
背景技术
飞机结构件由大量槽、筋等特征组成，属于薄壁弱刚性零件，在加工过程中通常采用压紧工艺凸台的方式增加零件加工过程中的刚性，保证零件加工质量。而工艺凸台设置的合理性直接影响零件加工结果，目前飞机结构件工艺凸台的设置主要依赖人工经验，合理性无法有效保证且增加了工艺人员的重复性劳动。
专利“基于特征的飞机结构件自动装夹实现方法ZL201310103524.9”公布了一种自动装夹方法，该方法首先对飞机结构件整体刚度进行评价，依据刚度评价结果制定相应的装夹方案，包括具体的装夹位置及分布；其中涉及到工艺凸台的创建，但其仅简单说明了工艺凸台的分布原则，并未说明工艺凸台的具体创建方法。
专利“飞机结构件内部压紧凸台自动生成方法ZL201310268008.1”公布了一种位于结构件内部的工艺凸台创建方法，包括凸台边界提取、凸台参数确定等，但未涉及到位于轮廓周边的工艺凸台创建。
为提升工艺凸台设置的合理性，并减少工艺人员重复性劳动，需要一种能够实现工艺凸台自动创建的方法。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种飞机结构件标准工艺凸台自动创建方法，提高工艺凸台创建的合理性，并减少工艺人员重复性工作量。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种飞机结构件标准工艺凸台自动创建方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、选择结构件中的某一腹板面作为投影面M；
步骤二、将结构件所有轮廓面向投影面M进行投影，并从所有轮廓面投影线中找到最大轮廓包络线；
步骤三、将最大轮廓包络线向零件外侧偏移D+W/2+10mm，得到偏移后的轮廓曲线，其中D为结构件轮廓加工所采用刀具的直径,W为工艺凸台宽度；
步骤四、在轮廓曲线上确定首个工艺凸台中心点位置，沿顺时针方向依次生成工艺凸台中心点P i ，其中i=n，n为工艺凸台数量；
步骤五、在结构件轮廓面上依次找到与工艺凸台中心点P i 距离最近的点L i ；
步骤六、依次得到轮廓面在点L i 处的法矢T i ；
步骤七、将法矢T i 在投影面M上进行投影，得到投影分量τ i ，即工艺凸台创建宽度延伸方向；
步骤八、设置标准工艺凸台主体几何参数；
步骤九、依据工艺凸台几何参数及矢量τ i 创建标准工艺凸台主体；
步骤十、设置工艺凸台连接区几何参数；
步骤十一、针对单面零件和双面零件分别生成工艺凸台连接区，完成工艺凸台创建。
进一步地，所述工艺凸台包括工艺凸台主体和工艺凸台连接区两部分；
进一步地，敞口腹板处至少设置1个工艺凸台，且每相隔100-150mm增设1个工艺凸台。
进一步地，单边开口筋在距开口端20mm处设置工艺凸台，且每相隔150-200mm增设1个工艺凸台。
进一步地，双边开口筋在距开口端20mm处设置工艺凸台，且每相隔100-150mm增设1个工艺凸台。
进一步地，当结构件缘条高厚比超过20时，每相隔200-250mm设置1个工艺凸台；
进一步地，其他特征部位每相隔250-300mm设置1个工艺凸台。
进一步地，所有工艺凸台中心点位置需避让外形轮廓下陷区。
进一步地，所述标准工艺凸台主体几何参数包括工艺凸台主体长、宽、高参数以及螺钉孔径、窝深和窝径参数；
所述工艺凸台连接区几何参数包括连接区厚度和宽度参数；
所述针对单面零件和双面零件分别生成工艺凸台连接区具体指当零件为双面零件时，工艺凸台连接区位于工艺凸台主体中部且连接区被投影面M平均分割；当零件为单面零件时，工艺凸台连接区位于零件框面筋顶顶部，且连接区的下表面高于筋顶顶面T R +2mm，其中T R 为外形轮廓加工所采用刀具的底角半径。
本发明的有益效果是：
本发明可为飞机结构件数控加工提供一种标准工艺凸台自动创建方法，可提升工艺凸台设置的合理性，并减少工艺人员的重复性劳动。
附图说明
图1为典型飞机结构件最大轮廓包络线示意图。
图2-图3为飞机结构件典型特征示意图。
图4为标准工艺凸台创建示意图。
图5为标准工艺凸台示意图。
图6-图7为工艺凸台连接区示意图。
图8为典型飞机结构件标准工艺凸台示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
下面结合附图对本发明做进一步说明。
实施例1
一种飞机结构件标准工艺凸台自动创建方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、选择结构件中的某一腹板面作为投影面M；
步骤二、将结构件所有轮廓面向投影面M进行投影，并从所有轮廓面投影线中找到最大轮廓包络线；
步骤三、将最大轮廓包络线向零件外侧偏移D+W/2+10mm，得到偏移后的轮廓曲线，其中D为结构件轮廓加工所采用刀具的直径,W为工艺凸台宽度；
步骤四、在轮廓曲线上确定首个工艺凸台中心点位置，沿顺时针方向依次生成工艺凸台中心点P i ，其中i=n，n为工艺凸台数量；
步骤五、在结构件轮廓面上依次找到与工艺凸台中心点P i 距离最近的点L i ；
步骤六、依次得到轮廓面在点L i 处的法矢T i ；
步骤七、将法矢T i 在投影面M上进行投影，得到投影分量τ i ，即工艺凸台创建宽度延伸方向；
步骤八、设置标准工艺凸台主体几何参数；
步骤九、依据工艺凸台几何参数及矢量τ i 创建标准工艺凸台主体；
步骤十、设置工艺凸台连接区几何参数；
步骤十一、针对单面零件和双面零件分别生成工艺凸台连接区，完成工艺凸台创建。
本发明可为飞机结构件数控加工提供一种标准工艺凸台自动创建方法，可提升工艺凸台设置的合理性，并减少工艺人员的重复性劳动。
实施例2
一种飞机结构件标准工艺凸台自动创建方法，包括以下步骤：
步骤一、针对图1所示典型飞机结构件，选取其中一个平面腹板面作为投影面M；图1中M为投影面，S1为最大轮廓包络线偏移曲线。
步骤二、将该结构件所有轮廓面向投影面M进行投影，并从所有轮廓面投影曲线中找到最大轮廓包络线；
步骤三、该结构件轮廓加工采用刀具的直径为20mm，标准工艺凸台宽度40mm，因此将步骤二得到的最大轮廓包络线向零件外侧偏移60mm得到偏移后的轮廓曲线S1；
图2-图3为飞机结构件典型特征示意图，其中S2为单边开口筋，S3为开口腹板，S4为双边开口筋。图4为标准工艺凸台创建示意图，其中S5为工艺凸台主体，S6为工艺凸台连接区，P i 为工艺凸台中心点，L i 为轮廓面上与工艺凸台中心点P i 距离最近的点，T i 为轮廓面在点L i 处的法矢，τ i 为法矢T i 在投影面M上的投影，d为工艺凸台连接区宽度，l为工艺凸台连接区厚度。
步骤四、依据工艺凸台中心点设置原则，在轮廓曲线S1上确定首个工艺凸台中心点位置P1，并沿顺时针方向依次生成工艺凸台中心点P1-P14；所有工艺凸台中心点满足以下原则：
敞口腹板处至少设置1个工艺凸台，且每相隔100-150mm增设1个；
单边开口筋在距开口端20mm处设置工艺凸台，且每相隔150-200mm增设1个；
双边开口筋在距开口端20mm处设置工艺凸台，且每相隔100-150mm增设1个；
当结构件缘条高厚比超过20时，每相隔200-250mm设置1个工艺凸台；
其他特征部位每相隔250-300mm设置1个工艺凸台；
所有工艺凸台中心点位置需避让外形轮廓下陷区；
上述原则中工艺凸台中心点相隔的距离为沿轮廓曲线S1的距离，而非相邻工艺凸台中心点的直线距离；
步骤五、以其中P10为例，说明标准工艺凸台创建过程，在结构件轮廓面上依次找到与工艺凸台中心点P10距离最近的点L10；
步骤六、得到结构件轮廓面在点L10处的法矢T 10；
步骤七、将法矢T 10在投影面M上进行投影，得到投影分量τ 10，即工艺凸台创建宽度延伸方向；
步骤八、如图5所示，设置标准工艺凸台主体几何参数，包括工艺凸台高度H，工艺凸台宽度W，工艺凸台长度L，工艺凸台窝深参数U，工艺凸台窝径参数K，工艺凸台螺钉孔径参数h；
步骤九、依据工艺凸台几何参数及矢量τ 10创建标准工艺凸台主体；
步骤十、设置工艺凸台连接区几何参数，包括工艺凸台连接区宽度d，工艺凸台连接区厚度l；图6-图7为工艺凸台连接区示意图，其中S7搭接工艺凸台中部，S8位于零件框面筋顶顶部。
步骤十一、图1所示飞机结构件为双面零件，需要双面加工，工艺凸台连接区位于工艺凸台主体中部且连接区被投影面M平均分割，依据工艺凸台连接区几何参数创建工艺凸台连接区，完成工艺凸台创建，如图8所示。
针对单面零件和双面零件分别生成工艺凸台连接区具体指当零件为双面零件时，工艺凸台连接区位于工艺凸台主体中部且连接区被投影面M平均分割；当零件为单面零件时，工艺凸台连接区位于零件框面筋顶顶部，且连接区的下表面高于筋顶顶面T R +2mm，其中T R 为外形轮廓加工所采用刀具的底角半径。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

Claims (10)

1.一种飞机结构件标准工艺凸台自动创建方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、选择结构件中的某一腹板面作为投影面M；
步骤二、将结构件所有轮廓面向投影面M进行投影，并从所有轮廓面投影线中找到最大轮廓包络线；
步骤三、将最大轮廓包络线向零件外侧偏移D+W/2+10mm，得到偏移后的轮廓曲线，其中D为结构件轮廓加工所采用刀具的直径,W为工艺凸台宽度；
步骤四、在轮廓曲线上确定首个工艺凸台中心点位置，沿顺时针方向依次生成工艺凸台中心点P i ，其中i=n，n为工艺凸台数量；
步骤五、在结构件轮廓面上依次找到与工艺凸台中心点P i 距离最近的点L i ；
步骤六、依次得到轮廓面在点L i 处的法矢T i ；
步骤七、将法矢T i 在投影面M上进行投影，得到投影分量τ i ，即工艺凸台创建宽度延伸方向；
步骤八、设置标准工艺凸台主体几何参数；
步骤九、依据工艺凸台几何参数及矢量τ i 创建标准工艺凸台主体；
步骤十、设置工艺凸台连接区几何参数；
步骤十一、针对单面零件和双面零件分别生成工艺凸台连接区，完成工艺凸台创建。
2.根据权利要求1所述的一种飞机结构件标准工艺凸台自动创建方法，其特征在于，所述工艺凸台包括工艺凸台主体和工艺凸台连接区两部分。
3.根据权利要求1所述的一种飞机结构件标准工艺凸台自动创建方法，其特征在于，敞口腹板处至少设置1个工艺凸台，且每相隔100-150mm增设1个工艺凸台。
4.根据权利要求3所述的一种飞机结构件标准工艺凸台自动创建方法，其特征在于，单边开口筋在距开口端20mm处设置工艺凸台，且每相隔150-200mm增设1个工艺凸台。
5.根据权利要求4所述的一种飞机结构件标准工艺凸台自动创建方法，其特征在于，双边开口筋在距开口端20mm处设置工艺凸台，且每相隔100-150mm增设1个工艺凸台。
6.根据权利要求5所述的一种飞机结构件标准工艺凸台自动创建方法，其特征在于，当结构件缘条高厚比超过20时，每相隔200-250mm设置1个工艺凸台。
7.根据权利要求6所述的一种飞机结构件标准工艺凸台自动创建方法，其特征在于，其他特征部位每相隔250-300mm设置1个工艺凸台。
8.根据权利要求1所述的一种飞机结构件标准工艺凸台自动创建方法，其特征在于，所有工艺凸台中心点位置需避让外形轮廓下陷区。
9.根据权利要求1所述的一种飞机结构件标准工艺凸台自动创建方法，其特征在于，所述标准工艺凸台主体几何参数包括工艺凸台主体长、宽、高参数以及螺钉孔径、窝深和窝径参数；所述工艺凸台连接区几何参数包括连接区厚度和宽度参数。
10.根据权利要求1所述的一种飞机结构件标准工艺凸台自动创建方法，其特征在于，所述针对单面零件和双面零件分别生成工艺凸台连接区具体指当零件为双面零件时，工艺凸台连接区位于工艺凸台主体中部且连接区被投影面M平均分割；当零件为单面零件时，工艺凸台连接区位于零件框面筋顶顶部，且连接区的下表面高于筋顶顶面T R +2mm，其中T R 为外形轮廓加工所采用刀具的底角半径。
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