基于特征的蒙皮鏡像銑削工藝決策方法
【專利摘要】一種基于特征的蒙皮鏡像銑削工藝決策方法，首先，輸入零件信息、加工特征信息和排架信息，根據區域劃分規則對加工區域自動劃分；其次，基于下陷面重構規則對每一塊劃分區域進行特征重構；第三，對重構后的特征進行排序，自動決策加工順序和工藝參數；第四，根據工藝參數構建工藝下陷面；最后，根據蒙皮鏡像銑編程規范對每個加工特征自動決策其進退刀參數和機床控制指令。基于特征的自動工藝決策實現了蒙皮零件數控編程過程中信息鏈的有效貫通，結合蒙皮鏡像銑數控編程工藝規范，實現蒙皮鏡像銑中基于特征的數控編程，減少編程對人的經驗的依賴性，保證編程規范性，提高編程質量，同時提高編程效率，保證生產進度。
【專利說明】基于特征的蒙皮鏡像銑削工藝決策方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種基于特征的蒙皮鏡像銑削工藝決策方法，尤其是一種蒙皮鏡像銑 削工藝決策方法，屬于數控加工【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 隨著飛機結構設計的不斷更改，蒙皮零件的傳統加工方式化銑因其環境污染已經 不再適用于新型鋁鋰合金蒙皮的加工，同時五軸機械銑因為加工顫振也無法適應于新型帶 有減重設計蒙皮的加工，因此出現了一種新型蒙皮數控加工方法，蒙皮鏡像銑削方法。目 前，蒙皮鏡像銑削加工方法的工藝決策都是依靠工藝員的經驗、技藝、訣竅等，對人的依賴 性比較大，導致加工效率低，加工成本高,工藝決策質量主要依賴于個人的經驗技術水平。 因此目前急需一種自動工藝決策方法，提高加工效率，降低加工成本。
[0003] 查閱現有文獻與技術發現，D.N.Sormaz等人在論文"Processplanning knowledgerepresentationusinganobject-orienteddatamodel，'中提出面向對象的 工藝決策知識表示方法，通過構建語義網，建立加工過程與特征、機床、刀具的關系，可以實 現多個工藝方案的自動決策；王大康等人在論文"智能化CAPP系統的工藝決策"中把基于 規則的知識表示語言和過程語言結合起來，使過程化知識的規則表示變得容易，進而使用 產生式規則表示法構建知識庫，采用演繹推理式的推理機，實現了自動工藝決策。上述方法 中雖然都可以實現自動工藝決策，但是主要針對的是數控加工方法、加工刀具、數控加工參 數的決策，而由于蒙皮鏡像銑設備的特殊需求需要對零件進行區域劃分后再工藝決策，通 過調用機床控制指令實現機床的進退刀，因此上述方法不能滿足要求。
[0004] 針對以上問題本專利提出一種基于特征的蒙皮鏡像銑削工藝決策方法，該方法 針對蒙皮鏡像銑設備的特殊需求先對零件進行區域劃分，然后對劃分區域進行加工順序、 加工參數、進退刀參數和機床控制指令的自動決策，減少對人的經驗的依賴性，自動化程度 高，提高加工效率，降低加工成本。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是針對蒙皮鏡像銑設備的特殊需求對零件進行區域劃分，再對劃分 區域進行工藝決策，而目前工藝決策都是依靠工藝員的經驗、技藝、訣竅等，對人的依賴性 比較大的等一系列問題，發明一種基于特征的蒙皮鏡像銑削工藝決策方法。
[0006] -種基于特征的蒙皮鏡像銑削工藝決策方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0007] 步驟1、輸入工藝決策所需要的基本信息；
[0008] 步驟2、根據所輸入的信息進行加工區域劃分；
[0009] 步驟3、對劃分的區域進行特征重構；
[0010] 步驟4、對每個加工特征的工藝參數的自動決策；
[0011] 步驟5、對重構后的特征進行加工順序的自動決策；
[0012] 步驟6、根據工藝參數構造工藝下陷面；
[0013] 步驟7、對每個加工特征的加工進退刀參數進行自動決策；
[0014] 步驟8、自動決策機床控制指令；
[0015] 步驟9、將工藝決策結果保存并輸出。
[0016] 所述的區域劃分，由于蒙皮鏡像銑設備的特殊工藝需求以及加工過程中為了保證 零件的剛性，需要根據區域劃分規則對蒙皮進行區域劃分，按照劃分區域進行分區加工。具 體的區域劃分規則如下：
[0017] 首先，為了保證蒙皮零件的加工剛性所分區域尺寸要小于所規定的最大的區域尺 寸并且保證零件的剛性。
[0018] 其次，避免排架與蒙皮鏡像銑機床的頂撐裝置發生干涉。
[0019] 最后，為了保證加工特征的完整性，區域劃分時避開特征較多的區域。
[0020] 所述的特征重構，由于部分劃分區域內包含碎面或在區域劃分時將一個完整的特 征一分為二形成分割曲面，為了保證生成刀軌的正確性，需要對碎面和分割曲面進行特征 重構，得到實際加工所需要的特征。碎面的特征重構方法是先將碎面進行重構，再將擬合后 的面添加到特征信息庫中，分割曲面的特征重構方法是先提取分割曲面特征再添加到特征 信息庫中。
[0021] 所述的工藝參數的自動決策，根據蒙皮鏡像銑數控編程工藝規范，參考基于特征 表達工藝規則及工藝方案，進而基于特征進行工藝參數決策。決策的工藝參數主要有刀具、 刀具有效切削半徑、刀軌間距范圍、鉆孔深度以及切削參數。
[0022] 所述的加工順序的自動決策，首先按加工區域分步加工，其次根據切削參數將蒙 皮零件進行加工層次劃分，每個加工區域內按照從厚到薄的順序進行分層加工，最后進行 鉆孔、銑通窗和切邊。最后在同一層特征的加工過程中按照就近原則進行加工。就近原則 如下：
[0023] 首先計算每一個劃分區域的幾何中心C1，然后分別計算出每一個加工特征的中心 點Pl，P2,P3，……，依次計算幾何中心C1和特征中心點Pl，P2,P3，……，的距離，找到 距離幾何中心最遠的特征作為第一個加工特征T1，然后搜索與第一個特征T1距離最近的 特征作為第二個加工特征T2,再搜索與第二個特征T2距離最近的作為第三個加工特征T3， 按此規律進行無重復搜索，搜索后將特征按序號排序，即Tl，T2,T3,……。
[0024] 切削分層方法如下：
[0025] 取出任意區域的特征識別列表L1，遍歷列表L1，找出相鄰的兩個面F1和F2并分 別計算到底面的距離，即為兩個面的厚度分別表示為tb和t。，上一層面到底面的距離，即為 上一層面的厚度，表示為ta，其中tb>t。，函數int(x)，表示對x取整，當面F2單獨加工時，可 以計算出切削層數為
【權利要求】
1. 一種基于特征的蒙皮鏡像銑削工藝決策方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1、輸入工藝決策所需要的基本信息； 步驟2、根據所輸入的信息進行加工區域劃分； 步驟3、對劃分的區域進行特征重構； 步驟4、對每個加工特征的工藝參數的自動決策； 步驟5、對重構后的特征進行加工順序的自動決策； 步驟6、根據工藝參數構造工藝下陷面； 步驟7、對每個加工特征的進退刀參數進行自動決策； 步驟8、自動決策機床控制指令； 步驟9、將工藝決策結果保存并輸出。
2. 如權利1所述的方法，其特征在于，所述的區域劃分，由于蒙皮鏡像銑設備的特殊 工藝需求以及加工過程中為了保證零件的剛性，需要根據區域劃分規則對蒙皮進行區域劃 分，按照劃分區域進行分區加工。具體的區域劃分規則如下： 首先，為了保證蒙皮零件的加工剛性所分區域尺寸要小于所規定的最大的區域尺寸并 且保證零件的剛性。 其次，避免排架與蒙皮鏡像銑機床的頂撐裝置發生干涉。 最后，為了保證加工特征的完整性，區域劃分時避開特征較多的區域。
3. 如權利1所述的方法，其特征在于，所述的特征重構，由于部分劃分區域內包含碎面 或在區域劃分時將一個完整的特征一分為二形成分割曲面，為了保證生成刀軌的正確性， 需要對碎面和分割曲面進行重構，得到實際加工所需要的特征。碎面的特征重構方法是先 將碎面進行重構，再將擬合后的面添加到特征信息庫中，分割曲面的特征重構方法是先提 取分割曲面特征再添加到特征信息庫中。
4. 如權利1所述的方法，其特征在于，所述的工藝參數的自動決策，根據蒙皮鏡像銑數 控編程工藝規范，參考基于特征表達工藝規則及工藝方案，進而基于特征進行工藝參數決 策。決策的工藝參數主要有刀具、刀具有效切削半徑、刀軌間距范圍、鉆孔深度以及切削參 數。
5. 如權利1所述的方法，其特征在于，所述的加工順序的自動決策，首先按加工區域分 步加工，其次根據切削參數將蒙皮零件按照切削分層方法進行加工層次劃分，每個加工區 域內按照從厚到薄的順序進行分層加工，再進行鉆孔、銑通窗和切邊。最后在同一層特征的 加工過程中按照路徑最短原則進行加工排序。路徑最短原則如下： 首先計算每一個劃分區域的幾何中心C1，然后分別計算出每一個加工特征的中心點 P1，P2，P3，……，依次計算幾何中心Cl和特征中心點P1，P2，P3，……，的距離，找到距離 幾何中心最遠的特征作為第一個加工特征T1，然后搜索與第一個特征Tl距離最近的特征 作為第二個加工特征T2,再搜索與第二個特征T2距離最近的作為第三個加工特征T3,按此 規律進行無重復搜索，搜索后將特征按序號排序，即Tl，T2, T3，......。 切削分層方法如下： 取出任意區域的特征識別列表L1，遍歷列表L1，找出相鄰的兩個面Fl和F2并分別計 算到底面的距離，即為兩個面的厚度分別表示為tb和t。，上一層面到底面的距離，即為上一 層面的厚度，表示為ta，其中tb>t。，函數int(x)，表示對X取整，當面F2單獨加工時，可以計
大小，若Nne^Ntjld，則面Fl和面F2可以劃分為同一層，若NnewM tjld，則面Fl和面F2不可以劃 分為同一層。
6. 如權利1所述的方法，其特征在于，所述的構造工藝下陷面，將區域劃分后的蒙皮零 件的反面進行提取，然后將提取的面按照所劃分的加工層次依次進行偏置，如果提取面為 碎面則需先進行碎面重構，再進行偏置。
7. 如權利1所述的方法，其特征在于，所述的加工進退刀參數進行自動決策，主要用于 相鄰操作進退刀距離較遠時，為了避免頂撐與加工零件發生干涉而在進刀點和退刀點之間 插入若干個點，分成多段插入到位，主要決策內容是中間點的個數、位置、每個點的法矢及 進退刀參數。
8. 如權利1所述的方法，其特征在于，所述的決策機床控制指令，由于蒙皮鏡像銑設備 的特殊需求，需要先在機床控制指令中輸入控制機床的工藝參數和加工參數，再調用機床 控制指令來協調機床、頂撐和排架的運動，避免發生干涉。對機床控制指令的決策是根據蒙 皮鏡像銑數控編程規范，自動決策所添加的控制指令的類型和順序。
【文檔編號】G05B19/18GK104331020SQ201410636920
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月12日 優先權日:2014年11月12日
【發明者】李迎光, 郝小忠, 祝小軍, 向兵飛, 劉少偉, 周冠妍, 周鑫 申請人:南京航空航天大學