专利名称：飞机复杂结构件平面轮廓数控加工刀轨触线计算方法
技术领域：
本发明是一种飞机复杂结构件平面轮廓数控加工刀轨触线计算方法，用于飞机复杂结构件数控加工中加工刀轨的计算，为专业化、智能化CAD/CAPP/CAM集成系统“飞机复杂结构件快速数控加工准备系统”提供刀轨计算中触线计算的一种方法，属于飞机数字化数控编程技术领域。
背景技术：
计算机辅助制造中的数控加工相关技术发展快速、应用广泛，有力地推动了制造业的发展。现代飞机普遍采用性能优越的整体薄壁结构件，而数控加工技术的发展可以有效地实现飞机复杂结构件的加工。刀具轨迹的生成是数控加工技术中最重要也是研究最为广泛的内容。因此，研究和开发飞机复杂结构件数控加工刀轨计算方法，对于提高数控编程智能化水平、实现飞机复杂结构件高效高质的制造具有重要意义。数控加工中刀具触线的计算是刀轨计算中非常重要的内容，通过触线的计算可以实现刀具的优化选择以及零件的中间模型的生成。因此，如何得到有效的刀轨触线对于数控加工技术至关重要。
发明内容
本发明提供一种飞机复杂结构件平面轮廓数控加工刀轨触线计算方法，能够根据零件平面轮廓计算出加工时刀具外包络线，有利于数控编程智能化水平的进一步提高。本发明的目的是通过下述技术方案实现的飞机复杂结构件平面轮廓数控加工刀轨触线计算方法，包括如下步骤1)基线链建模；2)点对计算；3)跨弧有效性判断；4)触边计算；5)触线链构造。所述的1)基线链建模流程包括①计算基线链中各边相对所属基线链正向方向；②生成基点表；③生成基边表；④计算基点凸凹性；设q和q分别为顶点ν的前继边和后续边，^和$分别为q和q在ν处沿动向的切矢方向，其叉积令；；为
权利要求
1.飞机复杂结构件平面轮廓数控加工刀轨触线计算方法，其特征在于，包括如下步骤1)基线链建模；2)点对计算；3)跨弧有效性判断；4)触边计算；5)触线链构造。
2.根据权利要求1所述的飞机复杂结构件平面轮廓数控加工刀轨触线计算方法，其特征在于所述的1)基线链建模流程包括①计算基线链中各边相对所属基线链正向方向；②生成基点表；③生成基边表；④计算基点凸凹性；设q和q分别为顶点ν的前继边和后续边，$和;ζ分别为q和q在ν处沿动向的切矢方向，其叉积令为
3.根据权利要求1所述的飞机复杂结构件平面轮廓数控加工刀轨触线计算方法，其特征在于，所述步骤幻点对计算的流程包括给定基点表和基边表，依次计算基边间、基点间和基边点间的所有点对的跨弧；所述的基点间点对计算，包括确定当前基点的最近基点；计算这两基点间的跨弧； 所述的基边间点对计算，包括计算不同类型边间过渡圆角；确定圆角端点类别； 所述的基边、基点间点对计算，包括对于每条基边，选择不是此边端点的凸基点；计算基边和凸基点间的跨弧；确定圆角断点类别。
4.根据权利要求1所述的飞机复杂结构件平面轮廓数控加工刀轨触线计算方法，其特征在于所述步骤幻跨弧有效性判断具体为根据跨弧的特点分为基点处、基边内、基点间、基边间、基边基点间五类，根据相应的判断原则，判断并保留有效跨弧；其中(1)基点处跨弧有效性是根据最左与最右原则来判断若同一触点处存在多个跨弧及后续基线段，则对于动元相对基线链左向时，与基线段不相交的最左侧跨弧有效；而对于动元相对基线链右向时，与基线段不相交的最右侧跨弧有效；若同一碍点处存在多个跨弧及前继基线段，则对于动元相对基线链左向时，最右侧跨弧有效；而对于动元相对基线链右向时，最左侧跨弧有效；(2)基点间跨弧有效性需要同时满足距离原则、保凸原则和侧位原则，则有效； 所述的距离原则两基点均为凸且两基点间距离不大于动元直径； 保凸原则跨弧与其始点所在基点的前继边在其始点处非凸；跨弧与其碍点所在基点的后续边在其终点处非凹；侧位原则跨弧圆心相对第一到第二个顶点的侧位必须与动元侧位相同；(3)基边内跨弧有效性，根据奇偶性原则判断给定一条基边eb，Pi和Cbi(i = 1， 2，...，n)为位于q上且沿q和动向依次排列的所有跨弧 的端点及其类别，则跨弧有效性判断条件为Cbj Φ Cbi (j > i，i，j = 1，2，. . .，n)，其中i为离j最近的有效跨弧端点号；若有两个跨弧端点重合于A的始点或终点，则跨弧端点提取原则如下 <1>若跨弧端点与q始点重合，则当q为正向，取其中终点重合于q始点的跨弧，并令此基点为碍点；否则，取其中始点重合于q始点的跨弧，并令此基点为触点；<2>若跨弧端点与q终点重合，则当q为正向，取其中始点重合于q终点的跨弧，并令此基点为触点；否则，取其中终点重合于q终点的跨弧，并令此基点为碍点；(4)基边间跨弧有效性给定一条基边^VPi* cbji = 1,2,...,)为位于 上(包括重合于 的始末点)且沿q和动向依次排列的所有跨弧％的端点及其类别，则跨弧有效性判断条件为设当前基边％上沿动向的最后一个跨弧％及其端点类别Cb1, a2为沿动向且端点位于 eb后续连接基边q上的第一个跨弧，Cb2为 位于q上的端点类别，则若同时满足如下五条件，B1和 均无效Ocb1 = cb2 = 1，亦即均为触点；<2>&1和 的始点方位相对动元侧位为“凹”；<3>两圆心距离不大于动元直径；<4>&1和ει2的终点不重合；<5>两跨弧间相交；(5)基边、基点间跨弧有效性需要满足跨弧端点不能重合于基边始末点的条件，且当基点为凹时，跨弧无效；基点的凸凹性计算如下i.若在基边上的端点为触点，则取基点的后续边，并根据跨弧和后续边在基点处沿动向的切方向，计算该基点的凸凹性； .若在基边上的端点为碍点，则取基点的前继边，并根据前继边和跨弧在基点处沿动向的切方向，计算该基点的凸凹性。
5.根据权利要求1所述的飞机复杂结构件平面轮廓数控加工刀轨触线计算方法，其特征在于所述步骤4)触边计算的内容包括对于存在有效跨弧端点的基边，利用这些点对基边基线分段，并根据这些点的奇偶性原则，确定其中的触线段； 其中触边有效性判断原则如下(1)触边端点不能重合；(2)若一条触边相对动向的相对始点是某有效跨弧的始点，但非其它跨弧的终点，则此触边是无效的；(3)若一条触边相对动向的相对终点是某有效跨弧的终点，但非其它跨弧的始点，则此触边是无效的；(4)设q为一条触边e的后续触边，ef为q的前继触边，若e无效且q或无或非跨弧， 则q是无效的；(5)设q为一条触边e的前继触边，eb为q的后续触边，若e无效且q或无或非跨弧，则q是无效的；(6)对于触边，满足下列条件之一，则此触边无效 <1>触边为基边且原端点有连接边，但现在却任何无连接边； <2>触边为基边且其只有一条前继边，而此前继边有两条及两条以上的后续边； <3>触边为基边且其只有一条后续边，而此后续边有两条及两条以上的前继边； <4>触边为跨弧，且其无任何前继边或后续边，则此触边无效； <5>触边为原基边上一段(其中一个端点号大于或等于原基点数)，且其无任何前继边或后续边，则此触边无效。
6.根据权利要求1所述的飞机复杂结构件平面轮廓数控加工刀轨触线计算方法，其特征在于所述步骤5)触线链构造的主要内容有根据首末相连关系，依次选择触边和跨弧，构造相应的触线链；(1)判断触线的有效性若当前边为触边，且其后续边的前继为跨弧，则此当前边及其所在触线链是无效的；若触边的唯一链接边是无效的触边，则此触线链无效；若触线链只含一条基边，且此基边的原一条连接边为无效的，则此触线链无效；若触线链只含一条跨弧，则此触线链无效；(2)边选择(a)后续边选择若当前为基边，则跨弧为后续边的最先选择，只有无连接跨弧时才选择连接基边； 若当前为跨弧，则基边为后续边的最先选择，只有无连接基边时才选择连接跨弧；(b)前继边选择若当前为基边，则跨弧为后续边的最先选择，只有无连接跨弧时才选择连接基边。 若当前为跨弧，则基边为后续边的最先选择，只有无连接基边时才选择连接跨弧；(3)从缓存边表中提取边，来构造触线链，其步骤为(a)提取和删除当前缓存边表中的第一条边，以此边作为当前边和新构造触线链的首边；(b)从缓存边表中搜索和删除当前边的后续边，插入到当前触线链的末尾位置中；(c)以此后续边为当前边，重复(b)，直到缓存边表结束；(d)以当前触线链的首边为当前边；(e)从缓存边表中搜索和删除当前边的前继边，插入到当前触线链的头部位置；(f)以此前继边为当前边，重复(e)，直到缓存边表结束；(g)计算当前触线链中所有重合于基点的顶点的凸凹性，并保证均为凸和平的，否则， 有错误，此触线链不正确。
全文摘要
飞机复杂结构件平面轮廓数控加工刀轨触线计算方法，包括如下步骤①基线链建模，根据给定的基线链建立基线链模型；②点对计算计算，计算点对间的跨弧；③跨弧有效性判断，判断跨弧的有效性；④触线计算，根据有效跨弧及基边计算触边；⑤触线链建模，提取触边和有效跨弧，构造触线链。该计算方法可根据零件平面轮廓计算出加工时刀轨触线，有效地解决了数控自动编程中刀具外包络线的求解问题，显著提高了数控程序编制效率与加工效率，对于智能数控加工编程的实现具有重要意义。
文档编号G05B19/4097GK102566508SQ20121005866
公开日2012年7月11日 申请日期2012年3月8日 优先权日2012年3月8日
发明者初宏震, 周婷, 张辉, 曾德标, 杜宝瑞, 王碧玲, 郑国磊 申请人:北京航空航天大学, 沈阳飞机工业(集团)有限公司