基于特征的蒙皮镜像铣削工艺决策方法
【专利摘要】一种基于特征的蒙皮镜像铣削工艺决策方法，首先，输入零件信息、加工特征信息和排架信息，根据区域划分规则对加工区域自动划分；其次，基于下陷面重构规则对每一块划分区域进行特征重构；第三，对重构后的特征进行排序，自动决策加工顺序和工艺参数；第四，根据工艺参数构建工艺下陷面；最后，根据蒙皮镜像铣编程规范对每个加工特征自动决策其进退刀参数和机床控制指令。基于特征的自动工艺决策实现了蒙皮零件数控编程过程中信息链的有效贯通，结合蒙皮镜像铣数控编程工艺规范，实现蒙皮镜像铣中基于特征的数控编程，减少编程对人的经验的依赖性，保证编程规范性，提高编程质量，同时提高编程效率，保证生产进度。
【专利说明】基于特征的蒙皮镜像铣削工艺决策方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于特征的蒙皮镜像铣削工艺决策方法，尤其是一种蒙皮镜像铣 削工艺决策方法，属于数控加工【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 随着飞机结构设计的不断更改，蒙皮零件的传统加工方式化铣因其环境污染已经 不再适用于新型铝锂合金蒙皮的加工，同时五轴机械铣因为加工颤振也无法适应于新型带 有减重设计蒙皮的加工，因此出现了一种新型蒙皮数控加工方法，蒙皮镜像铣削方法。目 前，蒙皮镜像铣削加工方法的工艺决策都是依靠工艺员的经验、技艺、诀窍等，对人的依赖 性比较大，导致加工效率低，加工成本高,工艺决策质量主要依赖于个人的经验技术水平。 因此目前急需一种自动工艺决策方法，提高加工效率，降低加工成本。
[0003] 查阅现有文献与技术发现，D.N.Sormaz等人在论文"Processplanning knowledgerepresentationusinganobject-orienteddatamodel，'中提出面向对象的 工艺决策知识表示方法，通过构建语义网，建立加工过程与特征、机床、刀具的关系，可以实 现多个工艺方案的自动决策；王大康等人在论文"智能化CAPP系统的工艺决策"中把基于 规则的知识表示语言和过程语言结合起来，使过程化知识的规则表示变得容易，进而使用 产生式规则表示法构建知识库，采用演绎推理式的推理机，实现了自动工艺决策。上述方法 中虽然都可以实现自动工艺决策，但是主要针对的是数控加工方法、加工刀具、数控加工参 数的决策，而由于蒙皮镜像铣设备的特殊需求需要对零件进行区域划分后再工艺决策，通 过调用机床控制指令实现机床的进退刀，因此上述方法不能满足要求。
[0004] 针对以上问题本专利提出一种基于特征的蒙皮镜像铣削工艺决策方法，该方法 针对蒙皮镜像铣设备的特殊需求先对零件进行区域划分，然后对划分区域进行加工顺序、 加工参数、进退刀参数和机床控制指令的自动决策，减少对人的经验的依赖性，自动化程度 高，提高加工效率，降低加工成本。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对蒙皮镜像铣设备的特殊需求对零件进行区域划分，再对划分 区域进行工艺决策，而目前工艺决策都是依靠工艺员的经验、技艺、诀窍等，对人的依赖性 比较大的等一系列问题，发明一种基于特征的蒙皮镜像铣削工艺决策方法。
[0006] -种基于特征的蒙皮镜像铣削工艺决策方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007] 步骤1、输入工艺决策所需要的基本信息；
[0008] 步骤2、根据所输入的信息进行加工区域划分；
[0009] 步骤3、对划分的区域进行特征重构；
[0010] 步骤4、对每个加工特征的工艺参数的自动决策；
[0011] 步骤5、对重构后的特征进行加工顺序的自动决策；
[0012] 步骤6、根据工艺参数构造工艺下陷面；
[0013] 步骤7、对每个加工特征的加工进退刀参数进行自动决策；
[0014] 步骤8、自动决策机床控制指令；
[0015] 步骤9、将工艺决策结果保存并输出。
[0016] 所述的区域划分，由于蒙皮镜像铣设备的特殊工艺需求以及加工过程中为了保证 零件的刚性，需要根据区域划分规则对蒙皮进行区域划分，按照划分区域进行分区加工。具 体的区域划分规则如下：
[0017] 首先，为了保证蒙皮零件的加工刚性所分区域尺寸要小于所规定的最大的区域尺 寸并且保证零件的刚性。
[0018] 其次，避免排架与蒙皮镜像铣机床的顶撑装置发生干涉。
[0019] 最后，为了保证加工特征的完整性，区域划分时避开特征较多的区域。
[0020] 所述的特征重构，由于部分划分区域内包含碎面或在区域划分时将一个完整的特 征一分为二形成分割曲面，为了保证生成刀轨的正确性，需要对碎面和分割曲面进行特征 重构，得到实际加工所需要的特征。碎面的特征重构方法是先将碎面进行重构，再将拟合后 的面添加到特征信息库中，分割曲面的特征重构方法是先提取分割曲面特征再添加到特征 信息库中。
[0021] 所述的工艺参数的自动决策，根据蒙皮镜像铣数控编程工艺规范，参考基于特征 表达工艺规则及工艺方案，进而基于特征进行工艺参数决策。决策的工艺参数主要有刀具、 刀具有效切削半径、刀轨间距范围、钻孔深度以及切削参数。
[0022] 所述的加工顺序的自动决策，首先按加工区域分步加工，其次根据切削参数将蒙 皮零件进行加工层次划分，每个加工区域内按照从厚到薄的顺序进行分层加工，最后进行 钻孔、铣通窗和切边。最后在同一层特征的加工过程中按照就近原则进行加工。就近原则 如下：
[0023] 首先计算每一个划分区域的几何中心C1，然后分别计算出每一个加工特征的中心 点Pl，P2,P3，……，依次计算几何中心C1和特征中心点Pl，P2,P3，……，的距离，找到 距离几何中心最远的特征作为第一个加工特征T1，然后搜索与第一个特征T1距离最近的 特征作为第二个加工特征T2,再搜索与第二个特征T2距离最近的作为第三个加工特征T3， 按此规律进行无重复搜索，搜索后将特征按序号排序，即Tl，T2,T3,……。
[0024] 切削分层方法如下：
[0025] 取出任意区域的特征识别列表L1，遍历列表L1，找出相邻的两个面F1和F2并分 别计算到底面的距离，即为两个面的厚度分别表示为tb和t。，上一层面到底面的距离，即为 上一层面的厚度，表示为ta，其中tb>t。，函数int(x)，表示对x取整，当面F2单独加工时，可 以计算出切削层数为
【权利要求】
1. 一种基于特征的蒙皮镜像铣削工艺决策方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1、输入工艺决策所需要的基本信息； 步骤2、根据所输入的信息进行加工区域划分； 步骤3、对划分的区域进行特征重构； 步骤4、对每个加工特征的工艺参数的自动决策； 步骤5、对重构后的特征进行加工顺序的自动决策； 步骤6、根据工艺参数构造工艺下陷面； 步骤7、对每个加工特征的进退刀参数进行自动决策； 步骤8、自动决策机床控制指令； 步骤9、将工艺决策结果保存并输出。
2. 如权利1所述的方法，其特征在于，所述的区域划分，由于蒙皮镜像铣设备的特殊 工艺需求以及加工过程中为了保证零件的刚性，需要根据区域划分规则对蒙皮进行区域划 分，按照划分区域进行分区加工。具体的区域划分规则如下： 首先，为了保证蒙皮零件的加工刚性所分区域尺寸要小于所规定的最大的区域尺寸并 且保证零件的刚性。 其次，避免排架与蒙皮镜像铣机床的顶撑装置发生干涉。 最后，为了保证加工特征的完整性，区域划分时避开特征较多的区域。
3. 如权利1所述的方法，其特征在于，所述的特征重构，由于部分划分区域内包含碎面 或在区域划分时将一个完整的特征一分为二形成分割曲面，为了保证生成刀轨的正确性， 需要对碎面和分割曲面进行重构，得到实际加工所需要的特征。碎面的特征重构方法是先 将碎面进行重构，再将拟合后的面添加到特征信息库中，分割曲面的特征重构方法是先提 取分割曲面特征再添加到特征信息库中。
4. 如权利1所述的方法，其特征在于，所述的工艺参数的自动决策，根据蒙皮镜像铣数 控编程工艺规范，参考基于特征表达工艺规则及工艺方案，进而基于特征进行工艺参数决 策。决策的工艺参数主要有刀具、刀具有效切削半径、刀轨间距范围、钻孔深度以及切削参 数。
5. 如权利1所述的方法，其特征在于，所述的加工顺序的自动决策，首先按加工区域分 步加工，其次根据切削参数将蒙皮零件按照切削分层方法进行加工层次划分，每个加工区 域内按照从厚到薄的顺序进行分层加工，再进行钻孔、铣通窗和切边。最后在同一层特征的 加工过程中按照路径最短原则进行加工排序。路径最短原则如下： 首先计算每一个划分区域的几何中心C1，然后分别计算出每一个加工特征的中心点 P1，P2，P3，……，依次计算几何中心Cl和特征中心点P1，P2，P3，……，的距离，找到距离 几何中心最远的特征作为第一个加工特征T1，然后搜索与第一个特征Tl距离最近的特征 作为第二个加工特征T2,再搜索与第二个特征T2距离最近的作为第三个加工特征T3,按此 规律进行无重复搜索，搜索后将特征按序号排序，即Tl，T2, T3，......。 切削分层方法如下： 取出任意区域的特征识别列表L1，遍历列表L1，找出相邻的两个面Fl和F2并分别计 算到底面的距离，即为两个面的厚度分别表示为tb和t。，上一层面到底面的距离，即为上一 层面的厚度，表示为ta，其中tb>t。，函数int(x)，表示对X取整，当面F2单独加工时，可以计
大小，若Nne^Ntjld，则面Fl和面F2可以划分为同一层，若NnewM tjld，则面Fl和面F2不可以划 分为同一层。
6. 如权利1所述的方法，其特征在于，所述的构造工艺下陷面，将区域划分后的蒙皮零 件的反面进行提取，然后将提取的面按照所划分的加工层次依次进行偏置，如果提取面为 碎面则需先进行碎面重构，再进行偏置。
7. 如权利1所述的方法，其特征在于，所述的加工进退刀参数进行自动决策，主要用于 相邻操作进退刀距离较远时，为了避免顶撑与加工零件发生干涉而在进刀点和退刀点之间 插入若干个点，分成多段插入到位，主要决策内容是中间点的个数、位置、每个点的法矢及 进退刀参数。
8. 如权利1所述的方法，其特征在于，所述的决策机床控制指令，由于蒙皮镜像铣设备 的特殊需求，需要先在机床控制指令中输入控制机床的工艺参数和加工参数，再调用机床 控制指令来协调机床、顶撑和排架的运动，避免发生干涉。对机床控制指令的决策是根据蒙 皮镜像铣数控编程规范，自动决策所添加的控制指令的类型和顺序。
【文档编号】G05B19/18GK104331020SQ201410636920
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】李迎光, 郝小忠, 祝小军, 向兵飞, 刘少伟, 周冠妍, 周鑫 申请人:南京航空航天大学