一種基于特征的機匣凸臺頂面銑削加工軌跡快速生成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于特征的機匣凸臺頂面銑削加工軌跡快速生成方法，屬于CAM【技術領域】。其特征是首先讀取機匣模型及機匣凸臺特征結果，通過分析凸臺特征信息，自動構建孤島和非孤島凸臺頂面銑削的加工區(qū)域，針對凸臺頂面為平面和非平面兩種情況，根據(jù)加工資源庫中的數(shù)據(jù)，可以選擇自動生成或人工輸入所需加工凸臺頂面的加工工藝信息，自動快速生成凸臺頂面加工軌跡。本發(fā)明具有效率高、正確率高，程序規(guī)范性強，知識重用性高，能有效減少重復工作量，同時支持單個和多個凸臺的批量處理，靈活性強，能夠滿足工程人員的不同需求。
【專利說明】一種基于特征的機匣凸臺頂面銑削加工軌跡快速生成方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種CAM技術，尤其是一種航空發(fā)動機機匣制造技術，具體地說是一種基于特征的航空發(fā)動機機匣凸臺頂面銑削加工軌跡快速生成方法。

【背景技術】
[0002]航空發(fā)動機是飛機的動力之源，隨著航空發(fā)動機推重比的日益提高，不僅對航空發(fā)動機機匣的結構設計提出了更高的要求，對機匣的制造也提出更高的挑戰(zhàn)，目前機匣多采用鈦合金、高溫合金等耐高溫、難切削材料；結構上以轉輪轂面為主體周向分部柱狀島嶼凸臺，零件最薄處僅為2-3_厚，屬多島嶼復雜薄壁結構件。在機匣數(shù)控加工中，由于其結構復雜、精度要求高，對于編程工藝人員的經驗依賴性很強。目前航空發(fā)動機機匣的數(shù)控加工編程工作主要在一些商品化CAM平臺上進行，如西門子的UG NX, PTC的Pro/E等。在使用這些軟件進行加工程序的編制時，需要人工點選大量的幾何元素構造加工區(qū)域，需要人工設置大量加工參數(shù)，編程的工作量非常大，另外在人工編程時，往往由于人為疏忽、經驗不足等人為因素導致編程質量的穩(wěn)定性較差，后期需要結合大量的仿真工作進行程序的優(yōu)化，導致編程規(guī)范性不足，效率低下，知識的積累性差。
[0003]鑒于以上問題急需一種能夠自動快速生成凸臺頂面銑削加工軌跡的方法，在申請?zhí)枮?01410188103.5，發(fā)明名稱為“航空發(fā)動機機匣特征識別方法”的中國專利中，對機匣零件進行了特征定義和特征識別，將機匣零件識別為一系列環(huán)形槽特征和凸臺特征的組合，為本發(fā)明的提出打下了堅實的基礎。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的針對目前CAM系統(tǒng)中缺少對航空發(fā)動機機匣凸臺頂面銑削加工的自動刀軌生成模式，以及現(xiàn)有加工編程效率低、質量差、靈活性不足等問題，提出一種基于特征的機匣凸臺頂面銑削加工軌跡快速生成方法。
[0005]本發(fā)明的技術方案是:
[0006]一種基于特征的機匣凸臺頂面銑削加工軌跡快速生成方法，其特征首先讀取機匣模型及機匣凸臺特征結果，通過分析凸臺特征信息，自動構建孤島和非孤島凸臺頂面銑削的加工區(qū)域，針對凸臺頂面為平面和非平面兩種情況，根據(jù)加工資源庫中的數(shù)據(jù)，可以選擇自動生成或人工輸入所需加工凸臺頂面的加工工藝信息，自動快速生成凸臺頂面加工軌跡。
[0007]具體步驟包括:
[0008]步驟1:在CAM環(huán)境下，通過自動讀取凸臺特征信息或手動點選面的方式，得到一個或多個待加工的凸臺特征面列；
[0009]步驟2:分析每個凸臺特征面列信息，將凸臺特征分為孤島凸臺和非孤島凸臺兩類，并結合工藝規(guī)則庫，獲取凸臺頂面和側面的余量信息，自動構建孤島凸臺和非孤島凸臺的頂面銑削加工區(qū)域；
[0010]步驟3:根據(jù)加工資源庫中的數(shù)據(jù)，采用自動和人工相結合的方法，針對平頂凸臺和非平頂凸臺兩種情況進行加工工藝決策，得到凸臺頂面銑削的加工工藝方案；
[0011]步驟4:結合平頂凸臺頂面加工區(qū)域和加工方案，自動生成平頂孤島和非孤島凸臺頂面的平面銑削精加工刀軌；
[0012]步驟5:結合非平頂凸臺頂面加工區(qū)域和加工方案，自動調用CAM軟件中成熟的操作方式，將凸臺頂面銑削加工區(qū)域和加工參數(shù)自動賦值到對應操作中，并自動計算刀軌、生成非平頂孤島和非孤島凸臺頂面行切精加工軌跡。
[0013]步驟2所述的待加工凸臺特征面列主要包含兩類:凸臺的頂面和凸臺的側面。本發(fā)明提供自動和手動兩種方式獲得凸臺特征面列，并且兩種方式都支持單個和多個凸臺特征面列的提取或點選，可由操作人員根據(jù)實際需要自由決定，具體如下:
[0014]I)自動獲得凸臺特征面列:通過讀取機匣特征識別結果，自動從特征識別結果文件中提取出所需凸臺的頂面和側面信息。
[0015]2)手動獲得凸臺特征面列:通過人工點選模型中的凸臺的頂面，并以凸臺頂面外環(huán)尋找與頂面呈凸連接的面，即凸臺側面，最終得到凸臺特征面列。
[0016]步驟3自動構建孤島凸臺和非孤島凸臺的頂面銑削加工區(qū)域主要包含凸臺頂面外環(huán)提取，凸臺類型判斷、凸臺頂面?zhèn)让嬗嗔揩@取、頂面外環(huán)驅動邊偏置處理，具體如下:
[0017]I)提取已通過自動或手動的方式獲得的凸臺頂面的外環(huán)邊列。
[0018]2)分析外環(huán)邊列與凸臺側面的對應關系，當外環(huán)邊數(shù)量等于側面數(shù)量時凸臺為孤島凸臺，當外環(huán)邊數(shù)量大于側面數(shù)量時凸臺為非孤島凸臺。
[0019]3)基于工藝規(guī)則庫，通過分析凸臺頂面銑削前的工序工步，確定凸臺頂面銑削工序前，凸臺頂面和側面的加工狀態(tài)，得到凸臺頂面和側面留有的余量，或由工程人員手動設置。
[0020]4)分析頂面外環(huán)邊的凸凹連接性，將凸連接邊定義為軟邊界，將凹連接邊定義為硬邊界，對于孤島凸臺，其頂面外環(huán)驅動邊都為軟邊界，基于側面加工余量，將軟邊界向外進行偏置，最終得到孤島凸臺的頂面外環(huán)驅動邊；對于非孤島凸臺，其頂面外環(huán)驅動邊即包含軟邊界還包含硬邊界，在偏置軟邊界的基礎上，將硬邊界兩端進行延伸并與軟邊界進行打斷處理，最終將軟硬邊界封閉形成非孤島頂面外環(huán)驅動邊。
[0021]步驟4根據(jù)加工資源文件，采用自動和人工相結合的方式，針對平頂凸臺和非平頂凸臺兩種情況進行加工工藝決策，主要包含加工方式決策，加工順序決策，刀具決策和加工參數(shù)決策，具體如下:
[0022]I)加工方式決策，將凸臺頂面為平面的采用平面銑加工方式，凸臺頂面為非平面的采用行切加工方式。
[0023]2)加工順序決策，提供空刀距離最短加工順序和按層分布的加工順序，并可由工程人員人工排序。
[0024]3)刀具決策，根據(jù)加工區(qū)域頂面類型和尺寸，以及加工材料信息，并根據(jù)刀具庫中刀具類型，選用長徑比合適的幾種刀具，并可由工程人員選用。
[0025]4)加工參數(shù)確定，結合加工資源文件，參考以往成熟的加工參數(shù)組合，確定頂面加工余量，軸向分層，徑向切寬，以及主軸轉速、進給速度等必要的加工參數(shù)，并可由工程人員修改。
[0026]步驟5結合平頂凸臺頂面加工區(qū)域和加工方案，自動生成平頂孤島和非孤島凸臺頂面的平面銑削精加工刀軌是指:
[0027]I)針對孤島平頂凸臺，通過分析頂面外環(huán)驅動邊沿機匣回轉軸方向最遠上下點，并結合頂面外環(huán)驅動邊，生成對應平面銑削刀軌；
[0028]2)對于非孤島平頂凸臺，結合加工方案，通過平移外環(huán)驅動邊中的硬邊界，并結合其他外環(huán)驅動邊，生成平面銑刀軌。
[0029]步驟6結合非平頂凸臺頂面加工區(qū)域和加工方案，自動調用CAM軟件中成熟的操作方式，將凸臺頂面銑削加工區(qū)域和加工參數(shù)自動賦值到對應操作中，并自動計算刀軌、生成非平頂孤島和非孤島凸臺頂面行切精加工軌跡。
[0030]本發(fā)明的有益效果是:
[0031]本發(fā)明可以實現(xiàn)航空發(fā)動機機匣平頂和非平頂?shù)耐古_的頂面銑削軌跡快速生成，且計算效率高、正確率高，程序規(guī)范性強，知識重用性高，有效減少重復工作量，同時支持單個和多個凸臺的批量處理，靈活性強，能夠滿足工程人員的不同需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明的機匣凸臺頂面銑削加工軌跡快速生成方法流程圖；
[0033]圖2為機匣零件及機匣凸臺特征面列示意圖，Q為機匣模型，其中A為機匣凸臺頂面為機匣凸臺側面；
[0034]圖3為機匣凸臺頂面凸凹連接外環(huán)邊示意圖，Q為機匣零件，針對平頂凸臺、非平頂凸臺、與環(huán)形槽側壁相連凸臺三種類型，Aoet為凸連接外環(huán)邊，Aoea為凹連接外環(huán)邊
[0035]圖4為全息屬性面邊圖邊角度面角度計算方法示意圖，A為邊角度計算方法，B為面角度計算方法，其中f\，f2為兩個相鄰的面，e為相交邊，Pmid為相交邊的中點，A中ηι、η2為相鄰面f1;f2在Pmid的法向量，選取f1;f2中任一面為基準面，這里選取為基準面，根據(jù)右手螺旋法則確定邊e的方向rv Ii1到n2的角度記為Θ，若Θ > Ji，則邊角度為2 π - Θ，若Θ < JI，則邊角度為Θ出中111、112為相鄰面^2的主法向，同樣選取4為基準面，根據(jù)右手螺旋法則確定邊e的方向rv Ii1到n2的角度記為Θ，若Θ > Ji ,則面角度為2 π - Θ，若Θ < JI，則面角度為Θ ；
[0036]圖5為頂面外環(huán)驅動邊構建示意圖，Α.為凸連接外環(huán)邊，Α.為凹連接外環(huán)邊，δ s為側面余量，a為凸凹連接邊偏移和延長過程，b為凸凹連接邊剪裁過程c為外環(huán)驅動邊確定;
[0037]圖6為機匣凸臺頂面銑削加工順序決策示意圖，其中a為分層加工加工順序，1、
I1、III為三層凸臺，箭頭方向為每層加工順序，b為最短距離加工排序，箭頭方式為凸臺加工順序；
[0038]圖7為機匣凸臺最短空刀加工順序算法流程圖；
[0039]圖8為機匣孤島凸臺平頂層銑刀軌示意圖，其中Pu, Pd為上下限制點，Dud為上下限制點沿頂面的軸向垂直距離，ae為實際切寬值，TP0為初始加工軌跡，TPchii為全部加工軌跡；
[0040]圖9為機匣非孤島凸臺平頂層銑刀軌示意圖，其中Acjea為外環(huán)邊硬邊界，Pu, Pd為上下限制點，Dim為上下限制點沿頂面的軸向垂直距離，ae為實際切寬值，TPtl為初始加工軌跡，TPchii為全部加工軌跡；
[0041]圖10為機匣凸臺頂面銑削刀軌示意圖，a、b為平頂孤島和非孤島凸臺頂面銑削刀軌，c為非平頂凸臺頂面銑削刀軌，其中TP為加工軌跡。
[0042]圖11為本發(fā)明所涉及的航空發(fā)動機機匣特征識別方法流程圖。

【具體實施方式】
[0043]下面是結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明。
[0044]如圖1-10所示。
[0045]一種基于特征的機匣凸臺頂面銑削加工軌跡快速生成方法，首先讀取機匣模型及機匣凸臺特征結果，通過分析凸臺特征信息，自動構建孤島和非孤島凸臺頂面銑削的加工區(qū)域，針對凸臺頂面為平面和非平面兩種情況，根據(jù)加工資源庫中的數(shù)據(jù)，可以選擇自動生成或人工輸入所需加工凸臺頂面的加工工藝信息，自動快速生成凸臺頂面加工軌跡。其流程如圖1所示，具體步驟如下:
[0046]1、在CAM環(huán)境下，通過自動讀取凸臺特征信息或手動點選面的方式，得到一個或多個凸臺特征面列，凸臺特征面列主要包含兩類:凸臺的頂面和凸臺的側面。本方法提供自動和手動兩種方式獲得凸臺特征面列，并且兩種方式都支持單個和多個凸臺特征面列的提取或點選，可由操作人員根據(jù)實際需要自由決定。
[0047]I)自動獲得凸臺特征面列:通過讀取機匣特征識別結果，自動從特征識別結果文件中提取出所需的凸臺的頂面和側面信息，如圖2中A、B所示。
[0048]2)手動獲得凸臺特征面列:通過人工點選模型中的凸臺的頂面，并以凸臺頂面外環(huán)尋找與頂面呈凸連接的面，即凸臺側面，最終得到凸臺特征面列，具體如下:
[0049]①構建機匣零件的全息屬性面邊圖，得到各面元素的邊界信息:
[0050]全息屬性圖是在屬性面邊圖的基礎上加入了更多供特征識別使用的邊的信息和面的信息，其內容包括:邊的信息:邊的唯一標識、實邊或虛邊標識、曲線或直線標識、邊屬于內環(huán)或外環(huán)標識、相鄰面夾角、邊夾角、邊長度；面的信息:面的唯一標識、實面或虛面標識、曲面或平面標識、面的主法向、相交面的數(shù)量、面的面積、面的內外環(huán)個數(shù)。
[0051]②得到凸臺頂面外環(huán)邊，如圖3中Acjet和A.所示。
[0052]③基于全息屬性面邊圖，以凸臺頂面為關鍵面，找到與外環(huán)邊呈凸連接相連的面，作為凸臺側面，凸連接關系判定條件為相鄰兩面元素的面角度大于180度，邊角度不為0，其中邊角度和面角度的計算方法如圖4所示。
[0053]2、分析每個凸臺特征面列信息，將凸臺特征分為孤島凸臺和非孤島凸臺兩類，并結合工藝規(guī)則庫，獲取凸臺頂面和側面的余量信息，自動構建孤島凸臺和非孤島凸臺的頂面銑削加工區(qū)域，主要包含凸臺頂面外環(huán)提取，凸臺類型判斷，凸臺頂面、側面余量獲取，頂面外環(huán)驅動邊偏置處理，具體方法如下:
[0054]I)提取已通過自動或手動的方式獲得的凸臺頂面的外環(huán)邊列，如圖3中的AOET和AOEA所示。
[0055]2)分析外環(huán)邊列與凸臺側面的對應關系，當外環(huán)邊數(shù)量等于側面數(shù)量時凸臺為孤島凸臺，如圖3中I所示，當外環(huán)邊數(shù)量大于側面數(shù)量時凸臺為非孤島凸臺，如圖3中II所
/Jn ο
[0056]3)考慮實際加工工藝過程，凸臺頂面銑削往往在凸臺輪廓銑削前、凸臺粗加工后進行，處于側面頂面都有一定加工余量的狀態(tài)，基于工藝規(guī)則庫，通過分析凸臺頂面銑削前的工序工步，確定凸臺頂面銑削工序前，凸臺頂面和側面留有的余量\和Ss，或由工程人員手動設直。
[0057]4)分析頂面外環(huán)邊的凸凹連接性，將凸連接邊定義為軟邊界，將凹連接邊定義為硬邊界，對于孤島凸臺，其頂面外環(huán)驅動邊都為軟邊界，基于側面加工余量，將軟邊界向外進行偏置，最終得到孤島凸臺的頂面外環(huán)驅動邊；對于非孤島凸臺，其頂面外環(huán)驅動邊即包含軟邊界還包含硬邊界，在偏置軟邊界的基礎上，將硬邊界兩端進行延伸并與軟邊界進行打斷處理，最終將軟硬邊界封閉形成非孤島頂面外環(huán)驅動邊，如圖5所示，具體如下:
[0058]①對于孤島凸臺，如圖5a所示，將其所有頂面外環(huán)邊沿所在凸臺頂面，向外偏置δ τ后，替換存入Α.，作為其頂面外環(huán)驅動邊；
[0059]②對于非孤島凸臺，同樣將其所有頂面外環(huán)邊沿所在凸臺頂面，向外偏置δτ后，替換存入Α.，將頂面外環(huán)硬邊界存入Acjea ；
[0060]③對于非孤島凸臺還需要將Aqet邊列兩端點延長到Aqea邊列并將其打斷，如圖5b所示，只留下中間部分，將A.和A.所有邊首尾相連進行封閉，如圖5c所示，作為頂面外環(huán)驅動邊。
[0061]3、根據(jù)加工資源庫中的數(shù)據(jù)，采用自動和人工相結合的方法，針對平頂凸臺和非平頂凸臺兩種情況進行加工工藝決策，得到凸臺頂面銑削的加工工藝方案，主要包含加工方式決策，加工順序決策，刀具決策和加工參數(shù)決策，如圖6所示,具體如下:
[0062]I)加工方式決策，根據(jù)已構建的全息屬性面邊圖可以得到凸臺頂面的面屬性，將凸臺頂面為平面的采用層銑加工方式，凸臺頂面為曲面的采用行切加工方式。
[0063]2)加工順序決策，根據(jù)加工經驗知識，可以選擇按層加工和按空刀距離最短加工兩種方式，按層的加工方式是將整個機匣的凸臺按機匣回轉軸進行高度排布，在同一高度上的為同一層凸臺，加工時按照層優(yōu)先的方式，如圖6a所示，分為1、I1、III三層，箭頭所示為每層加工順序；
[0064]另一種是按照最短走刀距離，按照凸臺間最短距離搜索排序，其流程如圖7所示，保證凸臺間空刀距離最短，如圖6b中所示，箭頭方向為加工順序。
[0065]除以上兩種方式之外還可以根據(jù)工程人員點選凸臺頂面，通過記錄點選順序，作為加工順序。
[0066]2)刀具決策，根據(jù)加工區(qū)域頂面類型和尺寸，以及加工材料信息，并根據(jù)刀具庫中刀具類型，選用長徑比合適的幾種刀具，并可由工程人員選用。
[0067]①根據(jù)凸臺頂面類型，平頂凸臺選用平底刀或帶底角刀加工，非平頂?shù)恫捎们蝾^刀加工。
[0068]②結合零件材料信息，和加工區(qū)域尺寸，在刀具庫中進行匹配，選取長徑比合適的幾種刀具，并可由工程人員選用。
[0069]3)加工參數(shù)確定，包括頂面加工余量，軸向分層，徑向切寬，以及主軸轉速、進給速度等必要的加工參數(shù)，具體如下:
[0070]①將刀具信息和材料信息經過工藝參數(shù)庫的匹配分析，結合頂面銑削加工的經驗值，自動設定切深ap、切寬ae、進給速度等參數(shù)。同時也可以由操作人員人工修改,決定最終的參數(shù)值。
[0071]②根據(jù)凸臺頂面余量31和切深值ap，確定出軸向分層數(shù)目n，n = 3，η若有小數(shù)部分則將其取整加1，同樣也可以由操作人員人工修改。
[0072]4、結合平頂凸臺頂面加工區(qū)域和加工方案，自動生成平頂孤島和非孤島凸臺頂面的平面銑削精加工刀軌，如圖8所示，具體如下:
[0073]I)針對孤島平頂凸臺，通過分析頂面外環(huán)驅動邊沿機匣回轉軸方向最遠上下點，并結合頂面外環(huán)驅動邊，生成平面銑刀軌；
[0074]①計算上下限制點，通過獲取頂面外環(huán)邊的參數(shù)方程，計算出沿機匣回轉軸向距離機匣端面最遠和最近的點，作為上下限制點，如圖8中Pu, Pd所示；
[0075]②計算實際切寬并生成初始刀軌，計算Pu, Pd兩點沿頂面的距離，如圖8中Dud所示，實際切寬為,，N = $，且N取整，并生成初始刀軌，如圖8中TPtl所示；
[0076]③偏移初始刀軌生成所有刀軌，按照實際切寬偏移初始刀軌，得到所有刀軌后，與凸臺外環(huán)驅動邊進行裁剪并將兩端分別延長一個刀具半徑距離R，作為最終刀軌，如圖8中TPQ-n所示。
[0077]2)對于非孤島平頂凸臺，結合加工方案，通過平移外環(huán)驅動邊中的硬邊界，并結合其他外環(huán)驅動邊，生成平面銑刀軌。
[0078]①得到外環(huán)邊硬邊界即Α.，提取硬邊界中點作為PD，做此點對于硬邊界的法平面，與其他外環(huán)邊交于點Pu，如圖9所示；
[0079]②計算實際切寬并生成初始刀軌，計算Pu, Pd兩點的距離，如圖9中Dim所示，實際切寬為3W χΚ C.., N = 3~JS ^ cr.，且N取整，并將硬邊界偏置R-cr距離作為初始刀軌,其中R為刀具半徑，cr為刀具底角半徑，如圖9中TPtl所示；
[0080]③偏移初始刀軌生成所有刀軌，按照實際切寬偏移初始刀軌，得到所有刀軌后，與凸臺外環(huán)驅動邊進行裁剪并將兩端分別延長一個刀具半徑距離，作為最終刀軌，如圖9中TPtHn所示。
[0081]平頂孤島和非孤島平面銑精加工刀軌如圖10a、b所示。
[0082]5、結合凸臺頂面加工區(qū)域和加工方案，自動調用CAM軟件中成熟的操作方式，將凸臺頂面銑削加工區(qū)域和加工參數(shù)自動賦值到對應操作中，并自動計算刀軌、生成非平頂孤島和非孤島凸臺頂面行切精加工軌跡，如圖10所示，具體如下:
[0083]對于非平頂凸臺，調用CAM軟件中的行切加工操作方式，將加工區(qū)域和工藝決策結果自動賦值到操作中，并快速計算刀軌，生成非平頂凸臺頂面行切精加工軌跡，如圖1Oc所示。
[0084]按照上述方法，可根據(jù)凸臺頂面加工區(qū)域和加工方案，自動生成凸臺頂面銑削加工軌跡。
[0085]作為本發(fā)明基礎的“航空發(fā)動機機匣特征識別方法”如圖11所示，也可參見中國專利201410188103.5。具體步驟包括:
[0086]步驟1:分析航空發(fā)動機機匣結構特點，定義滿足機匣銑削加工要求的環(huán)形槽特征和凸臺特征類型；
[0087]步驟2:對機匣零件進行預設置并提取零件所有面、邊信息；
[0088]步驟3:基于種子面、分型面及拓展規(guī)則進行面搜索，構建機匣環(huán)形槽特征和凸臺特征；
[0089]步驟4:提取機匣環(huán)形槽特征的所有信息，得到特征識別結果，存入XML文件。所述的分析航空發(fā)動機機匣結構特點，定義滿足機匣銑削加工要求的環(huán)形槽特征和凸臺特征類型是指:
[0090]通過分析機匣結構特點和加工特性，將機匣加工特征定義為環(huán)形槽特征和凸臺特征的組合，其中環(huán)形槽特征包含頂面、側面、底角面和底面，且底面上長有周向分布的凸臺特征，其中每個凸臺特征又包含頂面、側面、底角面和底面。
[0091]所述的對機匣零件進行預設置并提取零件所有面、邊信息是指:
[0092]預設置包含設定加工坐標系和選定分型面，規(guī)定將Z軸選為機匣回轉軸線方向，X、Y軸不作限定；分型面選擇與Z軸垂直且法向平行Z軸的最低平面；其中零件的面、邊信息包含面、邊的幾何信息及面、邊與其相鄰幾何元素的連接關系。
[0093]所述的種子面為基于拓展規(guī)則進行特征構建的初始值，環(huán)形槽特征的種子面為機匣零件上的錐面、柱面及環(huán)形曲面；凸臺特征的種子面為環(huán)形槽特征的底面列。
[0094]所述的構建機匣環(huán)形槽特征時，首先根據(jù)機匣種子面依據(jù)底面拓展規(guī)則得到正確的環(huán)形槽底面；再根據(jù)底面依據(jù)底角面拓展規(guī)則得到正確的底角面；再根據(jù)底角面依據(jù)側面拓展規(guī)則獲得正確的側面；最后根據(jù)側面依據(jù)頂面拓展規(guī)則得到正確的頂面。
[0095]所述的構建機匣凸臺特征時，首先根據(jù)凸臺種子面(即凸臺的底面)依據(jù)凸臺底角面拓展規(guī)則得到正確的凸臺底角面；再根據(jù)底角面依據(jù)側面拓展規(guī)則獲得正確的凸臺側面；最后根據(jù)側面依據(jù)頂面拓展規(guī)則得到正確的凸臺頂面。
[0096]機匣環(huán)形槽特征的所有信息按頂面、側面、底角面、底面、凸臺的順序存入XML文件，其中每個凸臺特征包含凸臺頂面、側面、底角面和底面。
[0097]本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術相同或可采用現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。
【權利要求】
1.一種基于特征的機匣凸臺頂面銑削加工軌跡快速生成方法，其特征首先讀取機匣模型及機匣凸臺特征結果，通過分析凸臺特征信息，自動構建孤島和非孤島凸臺頂面銑削的加工區(qū)域，針對凸臺頂面為平面和非平面兩種情況，根據(jù)加工資源庫中的數(shù)據(jù)，可以選擇自動生成或人工輸入所需加工凸臺頂面的加工工藝信息，自動快速生成凸臺頂面加工軌跡。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是它包括以下步驟: 步驟1:在CAM環(huán)境下，通過自動讀取凸臺特征信息或手動點選面的方式，得到一個或多個待加工的凸臺特征面列； 步驟2:分析每個凸臺特征面列信息，將凸臺特征分為孤島凸臺和非孤島凸臺兩類，并結合工藝規(guī)則庫，獲取凸臺頂面和側面的余量信息，自動構建孤島凸臺和非孤島凸臺的頂面銑削加工區(qū)域； 步驟3:根據(jù)加工資源庫中的數(shù)據(jù)，采用自動和人工相結合的方法，針對平頂凸臺和非平頂凸臺兩種情況進行加工工藝決策，得到凸臺頂面銑削的加工工藝方案； 步驟4:結合平頂凸臺頂面加工區(qū)域和加工方案，自動生成平頂孤島和非孤島凸臺頂面的平面銑削精加工刀軌； 步驟5:結合非平頂凸臺頂面加工區(qū)域和加工方案，自動調用CAM軟件中的操作方式，將凸臺頂面銑削加工區(qū)域和加工參數(shù)自動賦值到對應操作中，并自動計算刀軌，生成非平頂孤島和非孤島凸臺頂面行切精加工軌跡。
3.如權利要求2所述的方法，其特征是所述的待加工凸臺特征面列主要包含兩類:凸臺的頂面和凸臺的側面；采用自動或手動兩種方式獲得凸臺特征面列，并且兩種方式都支持單個和多個凸臺特征面列的提取或點選，可由操作人員根據(jù)實際需要自由決定； 1)自動獲得凸臺特征面列:通過讀取機匣特征識別結果，自動從特征識別結果文件中提取出所需凸臺的頂面和側面信息； 2)手動獲得凸臺特征面列:通過人工點選模型中的凸臺的頂面，并以凸臺頂面外環(huán)尋找與頂面呈凸連接的面，即凸臺側面，最終得到凸臺特征面列。
4.如權利要求2所述的方法，其特征是所述的自動構建孤島凸臺和非孤島凸臺的頂面銑削加工區(qū)域主要包含凸臺頂面外環(huán)提取、凸臺類型判斷、凸臺頂面?zhèn)让嬗嗔揩@取和頂面外環(huán)驅動邊偏置處理: 1)提取已通過自動或手動的方式獲得的凸臺頂面的外環(huán)邊列； 2)分析外環(huán)邊列與凸臺側面的對應關系，當外環(huán)邊數(shù)量等于側面數(shù)量時凸臺為孤島凸臺，當外環(huán)邊數(shù)量大于側面數(shù)量時凸臺為非孤島凸臺； 3)基于工藝規(guī)則庫，通過分析凸臺頂面銑削前的工序工步，確定凸臺頂面銑削工序前，凸臺頂面和側面的加工狀態(tài)，得到凸臺頂面和側面留有的余量，或由工程人員手動設置； 4)分析頂面外環(huán)邊的凸凹連接性，將凸連接邊定義為軟邊界，將凹連接邊定義為硬邊界，對于孤島凸臺，其頂面外環(huán)驅動邊都為軟邊界，基于側面加工余量，將軟邊界向外進行偏置，最終得到孤島凸臺的頂面外環(huán)驅動邊；對于非孤島凸臺，其頂面外環(huán)驅動邊既包含軟邊界還包含硬邊界，在偏置軟邊界的基礎上，將硬邊界兩端進行延伸并與軟邊界進行打斷處理，最終將軟硬邊界封閉形成非孤島頂面外環(huán)驅動邊。
5.如權利要求2所述的方法，其特征是所述根據(jù)加工資源文件，采用自動和人工相結合的方式，針對平頂凸臺和非平頂凸臺兩種情況進行加工工藝決策主要包含加工方式決策,加工順序決策,刀具決策和加工參數(shù)決策: 1)加工方式決策，將凸臺頂面為平面的采用平面銑加工方式，凸臺頂面為非平面的采用行切加工方式； 2)加工順序決策，提供空刀距離最短加工順序和按層分布的加工順序，并可由工程人員人工排序； 3)刀具決策，根據(jù)加工區(qū)域頂面類型和尺寸，以及加工材料信息，并根據(jù)刀具庫中刀具類型，選用長徑比合適的幾種刀具，并可由工程人員選用； 4)加工參數(shù)確定，結合加工資源文件，參考以往成熟的加工參數(shù)組合，確定頂面加工余量，軸向分層，徑向切寬，以及主軸轉速、進給速度等必要的加工參數(shù)，并可由工程人員修改。
6.如權利要求2所述的方法，其特征是所述結合平頂凸臺頂面加工區(qū)域和加工方案，自動生成平頂孤島和非孤島凸臺頂面的平面銑削精加工刀軌是指: 1)針對孤島平頂凸臺，通過分析頂面外環(huán)驅動邊沿機匣回轉軸方向最遠上下點，并結合頂面外環(huán)驅動邊，生成對應平面銑削刀軌； 2)對于非孤島平頂凸臺，結合加工方案，通過平移外環(huán)驅動邊中的硬邊界，并結合其他外環(huán)驅動邊，生成平面銑刀軌。
7.如權利要求2所述的方法，其特征是所述結合非平頂凸臺頂面加工區(qū)域和加工方案，自動調用CAM軟件中的操作方式將凸臺頂面銑削加工區(qū)域和加工參數(shù)自動賦值到對應操作中，并自動計算刀軌、生成非平頂孤島和非孤島凸臺頂面行切精加工軌跡。
【文檔編號】G05B19/4099GK104199386SQ201410443845
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權日:2014年9月2日
【發(fā)明者】李迎光, 郝小忠, 馬斯博, 劉旭 申請人:南京航空航天大學