一种飞机壁板自动钻铆快速编程方法与流程

本发明涉及一种飞机壁板自动钻铆快速编程方法，尤其是一种涉及较大尺寸的飞机壁板产品自动钻铆快速编程方法，属于cad/cam技术领域。

背景技术：

飞机壁板主要由蒙皮、长桁等零件铆接或螺接装配而成，是飞机外形的重要组成部分，具有尺寸大、薄壁且变厚度的特点，其装配效率和精度要求很高，其进度和质量直接影响整机的生产进度与装配质量。自动钻铆系统能够自动完成壁板的定位、夹紧、钻孔／锪窝、涂胶、送钉、铆接／安装、铣平等一系列装配工艺操作，实现飞机大型壁板快速、高效、精确装配。随着国家大飞机项目的实施，我国的自动钻铆技术发展迎来了新的契机，作为先进机械连接技术的自动钻铆技术也得到了越来越广泛的应用，目前壁板自动钻铆成为飞机自动化装配最成熟、应用最广泛的领域。自动钻铆设备的应用过程主要包括离线编程和仿真、壁板的定位、程序空运行、自动制孔铆接和产品下架，其中离线编程和仿真时间约占壁板类产品自动钻铆整个制造周期的50%。离线编程的效率将直接影响整个壁板自动钻铆制造周期的长短。当前在自动钻铆离线编程过程中，编程人员需手动作出大量的几何点、线、圆等辅助几何用于后期编程操作，这类工作重复劳动量大，耗费时间长，约占整个离线编程时间的三分之一，制约编程效率的提升。本方法则可以很好的解决以上问题，可极大提高离线编程效率，减少编程人员重复劳动量，缩短飞机壁板自动钻铆装配离线编程时间。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决当前飞机壁板自动钻铆离线编程重复劳动量大，编程周期长的问题，提供一种高效和易于实现的飞机壁板自动钻铆快速编程方法

本发明为了实现上述目的，采用如下的技术方案是：

一种飞机壁板自动钻铆快速编程方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、飞机壁板产品和紧固件信息的输入与获取；

步骤2、飞机壁板自动钻铆紧固件快速分类与创建紧固件位置投影点；

步骤3、定义飞机壁板设计和装配工艺信息表示；

步骤4、在紧固件位置上快速标识设计和装配工艺技术要求信息；

步骤5、判断是否有新的设计更改信息，若产品发布了设计更改，通过判断设计更改信息对程序是否有影响执行相应修订操作；

步骤6、根据创建的紧固件位置投影点和标识信息创建自动钻铆编程操作；

步骤7、生成自动钻铆设备运行程序；

步骤8、完成飞机壁板自动钻铆编程工作。

进一步的，在步骤1中：所述的飞机壁板产品和紧固件信息的输入与获取：是指在cad/cam环境下打开飞机壁板产品数模，飞机上的紧固件是用一定长度的几何线条来表示的，并专门放置在飞机产品模型下的紧固件集模型中，通过点选飞机壁板产品的蒙皮实体模型和紧固件集模型，得到飞机壁板蒙皮实体模型和所有紧固件的几何线，完成信息输入与获取。

进一步的，在步骤2中：所述的飞机壁板自动钻铆紧固件快速分类与创建紧固件位置投影点是指先抽取步骤1获取的蒙皮实体模型的外表面得到蒙皮外表面的几何面，其中蒙皮的外表面是指蒙皮的凸曲面；

再通过依次点选飞机壁板产品模型下长桁、角片、窗框和加强件等零件，每点选完一个零件自动创建一个对应零件的几何图形集，循环步骤1所获取的所有紧固件几何线，依次与点选的零件实体模型和抽取的蒙皮外表面的几何面同时求交，若紧固件满足同时与所选零件实体和蒙皮外表面能创建出几何交点则求交成功，将该紧固件、紧固件线与蒙皮外表面的交点存放至新建的零件对应的几何图形集下，紧固件线与蒙皮外表面的交点即为紧固件位置投影点；

当完成飞机壁板产品相关零件点选时则完成了紧固件的快速分类与创建紧固件位置投影点。

进一步的，在步骤3中：所述的定义飞机壁板设计和装配工艺信息表示是指将产品设计和装配工艺技术要求信息用几何图形在飞机壁板产品三维模型上进行标识以便于编程人员在编程过程中快速识别技术要求完成编程操作，其中飞机壁板设计和装配工艺信息表示方法是在相关的紧固件位置上，以紧固件几何线条为中心画不同颜色的几何圆圈来进行标识，圆圈的尺寸直径范围为5-20mm，圆圈线的厚度范围为0.5-2mm。

进一步的，在步骤4中：所述的在紧固件位置上快速标识设计和装配工艺技术要求信息是指在相应紧固件位置区域快速画出不同颜色的几何标识圆圈；

首先框选或点选相应位置紧固件，设置圆圈直径尺寸，设置相应颜色，循环所选中的紧固件，依次按照所设置的半径大小和颜色设置快速批量生成几何标识圆圈。

进一步的，在步骤5中：所述的判断是否有新的设计更改信息，若产品发布了设计更改，通过判断设计更改信息对程序是否有影响执行相应修订操作是指若产品发布了新的设计更改信息，须将更改内容贯彻到自动钻铆编制程序中，其中设计更改是指设计部门在产品研制过程中发现自身的设计错误或者根据制造单位要求对原产品设计内容进行修改、完善和优化；

若设计更改涉及紧固件位置的变化，则须重新求解更改位置处紧固件与蒙皮外表面的交点和重新标识；若不涉及紧固件位置的变化只涉及技术要求发生变化则只需重新进行标识；

若设计更改不涉及紧固件位置的变化和技术要求变化，则无需进行处理。

本发明的有益效果：

本发明方法能有效提高飞机壁板自动钻铆编程人员工作效率，保证编程的质量，改善编程人员编程工作量大、周期长等现状。实例证明该方法在航空制造企业的实际应用中可以取得良好的效果，能明显的提高飞机壁板自动钻铆编程的效率，大大缩短飞机壁板自动钻铆编程周期，从而提高飞机壁板产品制造效率，提升企业的经济效益。相对于传统编程方法，本方法具有如下明显的优点：

（1）飞机壁板自动钻铆编程效率高，计算速度快。

（2）准确性高，出错的概率极低，实用性强。

（3）通用性强，适用于各类飞机壁板产品自动钻铆的编程应用。

附图说明

图1为本发明的一种飞机壁板自动钻铆快速编程方法流程图；

图2为单壁板零件蒙皮与长桁连接示意图；

图2中：21-长桁；22-紧固件线；23-交点；24-蒙皮凹曲面；25-蒙皮凸曲面；26-蒙皮；

图3为典型的飞机壁板产品图；

图4为产品数模和对应的树型结构树图；

图5为紧固件快速分类与创建位置投影点效果图；

图6为壁板局部放大的标示效果图；

图7为紧固件位置和类型更改示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

图1是本发明的一种飞机壁板自动钻铆快速编程方法流程图。如图所示，包括以下各步骤：

一种飞机壁板自动钻铆快速编程方法，它首先在编制飞机壁板自动钻铆设备的运行程序时，通过鼠标点选蒙皮零件模型和紧固件模型获取相关的信息输入。然后将紧固件按安装零件的不同进行快速划分，每一类紧固件存放在一个新建的几何图形集下，快速创建紧固件线与蒙皮外表面的交点得到紧固件位置投影点，投影点与对应的紧固件放置在同一几何图形集下。定义机壁板设计和装配工艺信息的表示方法。根据定义的标识方法以相关紧固件线为中心快速创建不同颜色的圆圈标识产品设计和装配工艺技术要求信息。判断是否有新的设计更改信息，若设计更改涉及紧固件位置的变化，则须重新求解更改位置处紧固件与蒙皮外表面的交点和重新标识；若不涉及紧固件位置的变化只涉及技术要求发生变化则只需重新进行标识；若设计更改不涉及紧固件位置的变化和技术要求变化，则无需进行处理。最后根据紧固件与蒙皮外表面创建的位置投影点和标识的信息创建编程操作，生成自动钻铆设备运行程序。

飞机壁板产品和紧固件信息的输入与获取是指在cad/cam软件环境下打开飞机壁板产品数模，通常飞机上的紧固件是用一定长度的几何线条来表示的，并专门放置在飞机产品模型下的紧固件模型中，通过鼠标手动点选飞机壁板产品的蒙皮实体模型和紧固件集模型，得到飞机壁板蒙皮实体模型和所有紧固件的几何线，完成信息输入与获取。

飞机壁板自动钻铆紧固件快速分类与创建紧固件位置投影点是指先抽取获取的蒙皮实体模型的外表面得到蒙皮外表面的几何面，其中蒙皮的外表面是指蒙皮的凸曲面如图2中的蒙皮外表面25所示。

再通过鼠标依次点选飞机壁板产品模型下长桁、角片、窗框和加强件等零件，每点选完一个零件自动创建一个对应零件的几何图形集，循环步骤一所获取的所有紧固件几何线，依次与鼠标点选的零件实体模型和抽取的蒙皮外表面的几何面同时求交，若紧固件满足同时与所选零件实体和蒙皮外表面能创建出几何交点则求交成功，将该紧固件22、紧固件线与蒙皮外表面25的交点23存放至新建的零件对应的几何图形集下，紧固件线22与蒙皮外表面25的交点23即为紧固件位置投影点。

当完成飞机壁板产品相关零件点选时则完成了紧固件的快速分类与创建紧固件位置投影点。

定义飞机壁板设计和装配工艺信息表示是指将产品设计和装配工艺技术要求信息用一定的几何图形在飞机壁板产品三维模型上进行标识以便于编程人员在编程过程中快速识别技术要求完成编程操作，其中飞机壁板设计和装配工艺信息标示方法是在相关的紧固件位置上，以紧固件几何线条为中心画不同颜色的几何圆圈来进行标识，圆圈的尺寸直径范围为5-20mm，圆圈线的厚度范围为0.5-2mm。

在紧固件位置上快速标识设计和装配工艺技术要求信息是指按照技术要求在相应紧固件位置区域快速画出不同颜色的几何标识圆圈。首先用鼠标框选或点选相应位置紧固件，设置圆圈直径尺寸，设置相应颜色，循环所选中的紧固件，依次按照所设置的半径大小和颜色设置快速批量生成几何圆圈标识。

判断是否有新的设计更改信息，若产品发布了设计更改，通过判断设计更改信息对程序是否有影响执行相应修订操作是指若产品发布了新的设计更改信息，须将更改内容贯彻到自动钻铆编制程序中，其中设计更改是指设计部门在产品研制过程中发现自身的设计错误或者根据制造单位要求对原产品设计内容进行修改、完善和优化。若设计更改涉及紧固件位置的变化，则须重新求解更改位置处紧固件与蒙皮外表面的交点和重新标识；若不涉及紧固件位置的变化只涉及技术要求发生变化则只需重新进行标识；若设计更改不涉及紧固件位置的变化和技术要求变化，则无需进行处理。

下面以一个典型的飞机壁板产品自动钻铆编程为例，说明飞机壁板自动钻铆快速编程方法。

典型飞机壁板产品如图3所示,该壁板主要包含了蒙皮、长桁和角片三类零件。

一种飞机壁板自动钻铆快速编程方法,它包括以下具体步骤：

步骤1、飞机壁板产品模型和紧固件集信息的输入与获取，如图4所示为壁板产品模型和对应的树型结构树，在cad/cam软件下鼠标点选壁板蒙皮零件和紧固件集，完成壁板蒙皮零件和紧固件集信息的输入。

步骤2、飞机壁板自动钻铆紧固件快速分类与创建紧固件位置投影点。该壁板包含13条长桁（壁板长桁1不进行自动钻铆操作）、88个角片需进行自动钻铆制孔和铆接操作。先抽取蒙皮外表面的几何面，点选长桁2，如图5所示，在结构树上自动创建几何图形集“长桁2”，循环步骤1获取的所有紧固件，依次与蒙皮外表面和长桁2求交，若同时求交成功则将该紧固件和紧固件与蒙皮外表面的交点放置在几何图形集“长桁2”下，紧固件与蒙皮的交点即为紧固件位置投影点。按照上述流程依次点选剩余的长桁和角片零件，完成紧固件的快速分类和紧固件位置投影点创建。

步骤3、定义飞机壁板设计和装配工艺信息表示。本例中定义圆圈的尺寸规格为直径10mm，线的厚度为1mm，具体内容包括：红色圆圈表示该处需制出夹层零件的初孔，孔径为2.5mm，且该孔作为校正钉安装孔；白色圆圈表示该处需制出夹层的初孔，孔径为2.5mm；蓝色圆圈表示该处只制出单层零件的导孔，孔径为2.5mm；绿色圆圈表示该处紧固件孔需按数模手工制出终孔；紫色圆圈表示该处紧固件孔暂不制出；未作标识的紧固件表示该处位置需使用自动钻铆制孔并铆接。

步骤4、在紧固件位置上快速标识设计和装配工艺技术要求信息。如图6所示，为展示的壁板局部放大标识图，根据该壁板自动钻铆制孔铆接技术要求并依据步骤3的定义信息，其标识后的信息如图6所示。操作过程为用鼠标依次框选或点选需要标识的同一类要求紧固件，设置圆圈直径大小为10mm，线的厚度为1mm，圆圈颜色为对应颜色，批量生成图6中的每一类标识圆圈。

步骤5、判断是否有新的设计更改信息，若产品发布了新的设计更改信息，通过判断设计更改信息对程序是否有影响执行相应修订操作。如图7所示按照设计更改要求更改2处紧固件位置和紧固件类型。首先根据更改后的紧固件id信息查找和定位到更改紧固件位置，将更改后的两处紧固件快速分类放置到图5所示结构树对应的几何图形集“长桁2”下，重新创建紧固件线与蒙皮外表面的交点得到紧固件位置投影点，并删除更改前的紧固件信息，因为该两处是需要进行自动制孔和铆接，所以无需进行额外的标识，完成修订操作。

步骤6、根据创建的紧固件位置投影点和标识信息在编程软件中创建编程操作。

步骤7、后置生成自动钻铆设备运行程序。

步骤8、完成该飞机壁板自动钻铆编程工作。