一种大曲率整体蒙皮变形加工工艺的制作方法

本发明属于飞机制造技术领域，具体涉及一种大曲率、小半径，陡峭式外形变化的零件过渡工艺数模建立技术，适用于小型飞机整体蒙皮，镜像铣切减重区域、切通窗、切边及钻孔等工艺。

背景技术：

镜像铣加工设备，在C919大飞机蒙皮零件铣切减重区域、切通窗、切边及钻孔等工艺中广泛使用，实现了大飞机蒙皮的精确、高效、绿色制造。本技术的目的在于将大飞机蒙皮镜像加工技术，实现在某项目双曲度、大曲率、小半径、陡峭式外形变化等特征的小型飞机整体蒙皮制造中。某项目整体蒙皮属双曲度零件，曲率大、半径小且外形陡峭式变化，镜像铣切过程中，铣刀支臂与蒙皮相碰，造成铣切加工无法进行。采用蒙皮过渡工艺数模的设计技术，对零件数模进行曲率改变、数模重构，解决铣刀支臂与蒙皮相碰的实际问题。将镜像加工技术运用在小飞机蒙皮制造中，大大地提高了小飞机整体蒙皮加工质量与缩短整体蒙皮制造周期。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种大曲率整体蒙皮变形加工工艺，对小型飞机整体蒙皮产品数模进行曲率改变，以满足镜像铣机床参数，达到镜像加工工艺实现在小型飞机整体蒙皮零件加工的工艺中。

本发明为了实现上述目的采用如下技术方案：

一种大曲率整体蒙皮变形加工工艺，该工艺如下：

a. 初选3个典型框切面进行修型样条创建；在产品数模中抽取3个典型框切面原始曲线及基准长桁的原始曲线，各切面曲线首点与末点连线L1，通过首末点按一定角度建立工具体两直线L2及L3，作L1平行线L4,两端延伸至L2、L3，以L2、L3与延伸线的两交点及基准长桁点，3点确定一根修正样条；

通过调整L2、L3的角度及L4偏置参数，横向框修型样条进行调整，使样条线最后得到保凸光顺， R>600mm样条并做样条曲率光顺检测；

之后以3典型框切面修正样条为截面曲线，基准长桁为引导线建立一个初始过渡外形面；

b. 按相交命令在初始过渡外形面上重新获取过渡数模的中间框切面外形；

c. 各切面以基准长桁为基准点，以弧长相等为条件，获取各切面上的长桁交点，用样条命令得到各长桁轴线；

d. 纵横向曲线曲率光顺检测；同样通过调整平行线和直线的角度，修正纵向长桁样条线在各框轴线的交点位置，直到各切面间长桁轴线弧长与原始长桁曲线弧长相等并光顺，各长桁轴线间框切面弧长与原始框曲线相等并光顺止；通过以调整后的框轴线及长桁轴线通过多截面曲面命令得到最终过渡曲面；

e. 过渡外形面弧长检测

过渡外形面，因曲率变化一定引起弧长改变；在保证框弧长相等的基础上，检测纵向长桁弧长的偏差，并将误差区域控制在数模有效外形之外；

f. 创建零件外形特征

以过渡外形面上的框轴线、长桁轴线为基准确定口盖孔和铣切区的外形面位置，通过曲面增厚和布尔操作实现特征的重构；通过倒角的方式生成底角、转角等各种倒角和圆角，完善数模；

g. 创建工艺要求特征

在过渡数模的基础上根据设计依据建立定位孔，标识孔，零件边缘线装配余量线等工艺特征；完成过渡工艺数模设计，用于镜像加工；

h. 零件误差检测

零件产品数模与过渡工艺数模进行外形尺寸、口盖孔和铣切槽尺寸进行检测；

g. 质量分析

在相同密度下，对产品数模质量与过渡数模质量进行分析，避免零件超重。

本发明的有益效果：

本发明为一种整体蒙皮变形加工工艺数模设计技术。通过对产品数模进行工艺性再设计，针对双曲度、大曲率、小半径、陡峭式变化、凹凸相间的外形零件，在保证零件重量相等、弧长相等曲面面积相等的基础上，通过对小型飞机整体蒙皮零件外形曲面曲率的改变及数模零件特征重构，建立保凸光顺，R>600mm的过渡工艺数模。以实现零件数控铣切减重区、开孔、切边等工序制造要求。

附图说明

图1为小型飞机整体蒙皮的示意图；

图2为蒙皮零件数控加工简图；

图3为产品数模与过渡工艺数模比较图；

图4为本发明的初始曲面图。

具体实施方式

现有技术举例：

某项目整体蒙皮属双曲度零件，曲率大、半径小且外形陡峭式变化（见图1），镜像铣切过程中，铣刀支臂与蒙皮相碰（见图2），造成铣切加工无法进行。采用蒙皮过渡工艺数模的设计技术，对零件数模进行曲率改变、数模重构，解决铣刀支臂与蒙皮相碰的实际问题。将镜像加工技术运用在小飞机蒙皮制造中，大大地提高了小飞机整体蒙皮加工质量与缩短整体蒙皮制造周期。

本发明为一种整体蒙皮变形加工工艺数模设计技术。利用CATIA工作环境平台通过对产品数模进行工艺性再设计，针对双曲度、大曲率、小半径、陡峭式变化、凹凸相间的外形零件，在保证零件重量相等、弧长相等曲面面积相等的基础上，通过对小型飞机整体蒙皮零件外形曲面曲率的改变及数模零件特征重构，建立保凸光顺，R>600mm的过渡工艺数模。以实现零件数控铣切减重区、开孔、切边等工序制造要求。（见图3）

下面结合附图对本发明进行详细描述：

a. 初选3个典型框切面进行修型样条创建。在产品数模中抽取3个典型框切面原始曲线及基准长桁原始曲线，各切面曲线首点与末点连线L1，通过首末点按一定角度建立工具体两直线L2及L3，作L1平行线L4,两端延伸至L2、L3,.以L2、L3与延伸线的两交点及基准长桁点，3点确定一根修正样条。通过调整L2、L3的角度及L4偏置参数，横向框修型样条进行调整，使样条线最后得到保凸光顺， R.>600mm样条并做样条曲率光顺检测。之后以3典型框切面修正样条为截面曲线，基准长桁为引导线建立一个初始过渡外形面（见图4）

b. 按相交命令在初始过渡外形面上重新获取过渡数模的中间框切面外形。

c. 各切面以基准长桁为基准点，以弧长相等为条件，获取各切面上的长桁交点，用样条命令得到各长桁轴线。

d. 纵横向曲线曲率光顺检测

同样通过调整平行线和直线的角度，修正纵向长桁样条线在各框轴线的交点位置，直到各切面间长桁轴线弧长与原始长桁曲线弧长相等并光顺，各长桁轴线间框切面弧长与原始框曲线相等并光顺止。通过以调整后的框轴线及长桁轴线通过多截面曲面命令得到最终过渡曲面。

e. 过渡外形面弧长检测

过渡外形面，因曲率变化一定引起弧长改变。在保证框弧长相等的基础上，检测纵向长桁弧长的偏差，并将误差区域控制在数模有效外形之外。

f. 创建零件外形特征

以过渡外形面上的框轴线、长桁轴线为基准确定口盖孔和铣切区的外形面位置，通过曲面增厚和布尔操作实现特征的重构。通过倒角的方式生成底角、转角等各种倒角和圆角，完善数模。

g. 创建工艺要求特征

在过渡数模的基础上根据设计依据建立定位孔，标识孔，零件边缘线装配余量线等工艺特征。完成过渡工艺数模设计，用于镜像加工。

h. 零件误差检测

零件产品数模与过渡工艺数模进行外形尺寸、口盖孔和铣切槽尺寸进行检测，将外形尺寸、口盖孔和铣切槽尺寸控制在零件制造误差之内。

g. 质量分析

在相同密度下，通过CATIA软件，对产品数模质量与过渡数模质量进行分析，避免零件超重。