一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法
一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，用于飞机结构件腹 板的快速编程，属于飞机数字化制造技术领域。
【背景技术】
[0002] 大型整体结构件中存在大量的腹板面，这些特征精加工编程时需要进行大量的交 互式操作，包括几何元素的构建，操作步参数的设置。为此，亟需提高飞机结构件腹板编程 的自动化水平，而腹板加工单元自动构造是自动生成腹板加工操作的关键。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，该方法可用于自动 构造腹板特征的加工导动元，并将其作为型腔加工操作的导动元素，生成的刀轨能保证腹 板特征被有效加工，避免腹板加工产生残留、干涉及过切等问题。
[0004] 本发明主要思想是通过整体延拓腹板面的边界，再通过硬边界进行约束，避免加 工时产生过切，保证软边界的每一点均可加工。
[0005] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的；
[0006] -种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，其主要步骤如下：
[0007] (1)边界拓展：将腹板面的内环和外环均向腹板面外侧偏置一个刀具直径，形成 新的内环与外环，由这些新环构成新的待加工区域，实现腹板面的延拓；
[0008] (2)硬边界约束：利用腹板所在的型腔边界对延拓后的腹板面，进行约束，防止在 型腔的硬边界产生过切；
[0009] (3)面域组合：处于同一底面高度，可能存在多个腹板面，经过延拓后，两两间可 能存在相交，合并这些延拓后的面域，避免重复加工；
[0010] (4)加工单元构造：将加工导动元与切削参数、进退刀参数进行组合，形成加工单 J1_1〇
[0011] 所述的步骤（1)边界拓展的具体步骤如下：
[0012] 已知刀具t，半径为rt，腹板面域w= (1。，{ln,li2，…，lin})，其中1。为w的外 环，ln，li2，…，lin均为w的内环。将1。，ln，li2，…，lin按照序列构造成多条基线链，设为 Ebl，Eb2，…，Ebn，其中Ebl中线段序列为逆时针存储，Eb2，…，Ebn中线段序列为顺时针存储，n 为内环个数；
[0013] (1. 1)外环1。延拓：以半径r' =2rt的刀具滚圆，放置于基线链Ebl的右侧并按逆 时针滚动，形成距线链Edl;
[0014] (1.2)内环ln，li2，…，1&延拓：与外环延拓相似，以半径r' =2rt的刀具滚圆， 分别放置于基线链Eb2，…，Ebn的右侧并按顺时针滚动，生成的距线链序列为Ed2,Ed3，…，Edm， m>0,由于可能产生自交与退化，距线链序列中距线链的个数m不一定等于基线链个数n;
[0015] (1.3)面域重构：以Edl为外环，已必已砂…^-为内环肩建延拓面域^实现面域 f的重构。
[0016] 所述的步骤（2)硬边界约束符合如下规则：
[0017] 设，在给定刀具、轮廓边界和岛屿边界前提下，刀具可加工的一系列互不相交的面 域称为可工面域集，表示为Fa;
[0018] Fa中的每个面域称为可工面域，表示为匕=(e。， 轮廊边界，en,ei2,ei3, . . .，ein为岛崎边界，e。和en,ei2,ei3, . . .，ein均对腹板面加工存在约 束作用，可避免腹板面产生过切及干涉；
[0019] 具体约束规则为：
[0020] (2. 1)设腹板加工刀具为t，可工面域集为Fa={fal，fa2，…，fam}，m>l，腹板面域为 f，f的拓展面域为fv，如果存在
，则用fai对f連行约束，取f」=fainfv的外 环作为型腔加工操作的轮廓导动元，内环作为型腔加工操作的岛屿导动元。
[0021] 所述的步骤（3)面域组合符合如下规则：
[0022] 当同一个型腔中存在多个腹板面时，不同腹板面在边界延拓后形成的导动元可能 存在相交，对存在相交的约束面域进行组合，以构成新的导动元；
[0023] 具体面域组合规则如下：
[0024] (3. 1)设型腔内包含的腹板面序列为、w2, . . .wn，腹板面W」对应的约束面域 分别为心，fj，1彡i彡n，1彡j彡n并且i彡j，如果
则取圮=fiUf』，并从 Wpw2, . . .wn中移除Wj，实现腹板面Wi，Wj的合并；
[0025] (3.2)按照规则（3. 1)合并型腔内的腹板面序列Wl，w2，...wn，形成新的腹板面序 列wr，w2,，? ? ?wn，，m<n，则wr，w2,，? ? ?wn，满足以下条件：
并且i<j，并且加工wr的轮廓导动元Sfi的外环，岛屿导动元为f 内环。
[0026] 本发明的有益效果：本发明提出的方法适用于实现不同类型的腹板面加工单元的 自动构造，主要是实现腹板加工导动元的自动构造，包括全硬边界腹板面、全软边界腹板面 及软硬边界混合腹板面，为实现腹板快速编程提供关键技术基础，缩短飞机结构件腹板编 程效率。显著降低工艺员的劳动工作量。应用该方法，可以实现飞机结构件腹板加工单元 构造，为飞机结构件腹板快速编程提供技术基础，从而提高腹板编程效率。
【附图说明】
[0027] 图1为飞机结构件典型腹板面示意图。
[0028] 图2为腹板外环边界延拓示意图。
[0029] 图3(a)至图3(c)为基于型腔边界的硬边界约束过程示意图。
[0030] 图4(a)至图4(c)约束面域组合后生成的轮廓导动元过程示意图。
[0031] 图5为本发明整体流程图。
【具体实施方式】
[0032] 本发明是建立在CAD/CAM系统平台上，实现飞机结构件腹板加工单元自动构造的 一种方法。
[0033] 下面结合附图对本发明的实施例进行详细的说明。
[0034] 一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，其主要步骤如下：（1)边界拓 展；（2)硬边界约束；（3)面域组合；（4)加工单元构造。
[0035] 上述步骤的具体实施过程如下：
[0036] (1)边界拓展：已知刀具t，半径为rt，腹板面域w= (1。，{ln，li2，…，lin})，其中1。 为w的外环，ln，li2，…，lin均为w的内环。将1。，ln，li2，…，lin按照序列构造成多条基线 链，设为Ebl，Eb2，…，Ebn，其中Ebl中线段序列为逆时针存储，Eb2，…，Ebn中线段序列为顺时针 存储，n为内环个数，则边界延拓步骤如下：
[0037] (1. 1)外环1。延拓：以半径r' =2rt的刀具滚圆，放置于基线链Ebl的右侧并按逆 时针滚动，形成距线链Edl。图1所示的腹板面外环，由滚圆法生成的距线链如图2所示。
[0038] (1.2)内环ln，li2，…，1&延拓：与外环延拓相似，以半径r' =2rt的刀具滚圆， 分别放置于基线链Eb2，…，Ebn的右侧并按顺时针滚动，生成的距线链序列为Ed2,Ed3，…，Edm， m>0,由于可能产生自交与退化，距线链序列中距线链的个数m不一定等于基线链个数n。
[0039] (3)面域重构：以Edl为外环，Ed2,Ed3，…，Edni为内环，构建延拓面域fv，实现面域f 的重构。
[0040] (2)硬边界约束
[0041] 在给定刀具、轮廓 边界和岛屿边界前提下，刀具可加工的一系列互不相 交的面域称为可工面域集，表示为匕，Fa中的每个面域称为可工面域，表示为1= (ec, {en,ei2,ei3, . . .，ein})，其中，e。为轮廓边界，en,ei2,ei3, . . .，ein为岛屿边界，ec和 en,ei2,ei3, . . .，ein均对腹板面加工存在约束作用，可避免腹板面产生过切及干涉，约束规 则如下：
[0042] 规则1设腹板加工刀具为t，可工面域集为Fa={fal，fa2，…，faJ，m>l，腹板面域 为f，f的拓展面域为fv，如果存在
则用fai对f連行约束，取f」=fainf』勺 外环作为型腔加工操作的轮廓导动元，内环作为型腔加工操作的岛屿导动元。图1中腹板 面的延拓面域为fv (图3 (a))，约束面域
（图3 (b))，则取f?的外环作为轮廓 导动元（图3(c))，实现对硬边界的约束以及软边界的延拓。
[0043] (3)面域组合
[0044] 同一个型腔中可能存在多个腹板面，也可能无腹板面。如果存在多个腹板面，则每 个腹板面必然与直域元的底面相重合。如果同一个型腔中存在多个腹板面，对每个腹板面 构建导动元，并将导动元设置到槽加工操作中进行腹板编程。但不同腹板面在边界延拓后 形成的导动元可能存在相交，而相交区域必然导致重复加工。因此，对存在相交的约束面域 进行组合，以构成新的导动元，避免重复加工。为此，建立以下规则：
[0045] 规则2设型腔内包含的腹板面序列为Wl，w2,. . .wn，腹板面Wi，Wj对应的约束面域 分别为fi，f」，1彡i彡n，1彡j彡n并且i彡j，如果
则取fiUf」，并从 Wpw2, . . .wn中移除Wj，实现腹板面Wi，Wj的合并。
[0046] 规则3按照规则2合并型腔内的腹板面序列Wl，w2，...wn，形成新的腹板面序列 wr，w2,，? ? ?wn，，m<n，则wr，w2,，? ? ?wn，满足以下条件：
并 且i<j，并且加工的轮廓导动元为"的外环，岛屿导动元为"的内环。如图4所示， 同属于一个型腔的两个腹板面Wi，w2，其面域分别为Wl，，w2，（图4 (a))，约束面域为f\，4并 且
（图4 (b))，按照规则2合并约束面域实现腹板面的组合，生成新腹板面Wl，，按 照规则3,可知加工^，的轮廓导动元如图4(c)所示。
[0047] (4)加工单元构造
[0048] 最后，将型腔内形成的加工导动元与人工给定的切削参数、进退刀参数进行组合， 形成型腔腹板加工单元，作为腹板加工操作生成的核心数据，为腹板特征快速编程奠定关 键基础。
[0049] 本实施例是在以发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体 的实现过程，但是本发明的保护范围不限于下述实施实例。
【主权项】
1. 一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，其特征在于，主要步骤如下： (1) 边界拓展：将腹板面的内环和外环均向腹板面外侧偏置一个刀具直径，形成新的 内环与外环，由这些新环构成新的待加工区域，实现腹板面的延拓； (2) 硬边界约束：利用腹板所在的型腔边界对延拓后的腹板面，进行约束，防止在型腔 的硬边界产生过切； (3) 面域组合：处于同一底面高度，可能存在多个腹板面，经过延拓后，两两间可能存 在相交，合并这些延拓后的面域，避免重复加工； (4) 加工单元构造：将加工导动元与切削参数、进退刀参数进行组合，形成加工单元。2. 根据权利要求1所述的一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，其特征在 于，所述的步骤（1)边界拓展的具体步骤如下： 已知刀具t，半径为rt，腹板面域w = (1。，{ln，Ii2，…，1J)，其中1。为w的外环， Iil, Ii2，…，Iin均为w的内环。将1。，Iil, Ii2，…，Iin按照序列构造成多条基线链，设为 Ebl，Eb2，…，Ebn，其中Ebl中线段序列为逆时针存储，E b2，…，Ebn中线段序列为顺时针存储，η 为内环个数； (1.1) 外环1。延拓：以半径r' =2rt的刀具滚圆，放置于基线链Ebl的右侧并按逆时 针滚动，形成距线链Edl; (1.2) 内环ln，Ii2，…，Iin延拓：与外环延拓相似，以半径r' =2rt的刀具滚圆，分别放 置于基线链Eb2，…，Ebn的右侧并按顺时针滚动，生成的距线链序列为E d2, Ed3，…，Edm，m>0,由 于可能产生自交与退化，距线链序列中距线链的个数m不一定等于基线链个数η ; (1. 3)面域重构：以Edl为外环，E d2, Ed3,…，Edni为内环，构建延拓面域f ν，实现面域f的 重构。3. 根据权利要求1所述的一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，其特征在 于，所述的步骤（2)硬边界约束符合如下规则： 设，在给定刀具、轮廓边界和岛屿边界前提下，刀具可加工的一系列互不相交的面域称 为可工面域集，表示为Fa; ?3中的每个面域称为可工面域，表示为1=(6。，{611，612,6"，...，6 111})，其中，6。为轮 廓边界，en, ei2, ei3, . . .，ein为岛屿边界，e。和 θ il，ei2, ei3, · · · J ein均对腹板面加工存在约束 作用，可避免腹板面产生过切及干涉； 具体约束规则为： (2. 1)设腹板加工刀具为t，可工面域集为Fa= {f al，fa2，…，fam}，m>l，腹板面域为f，f 的拓展面域为fv，如果存在/a;· Π /ν#0，则用4对f v进行约束，取f」=f ai Π f 外环作 为型腔加工操作的轮廓导动元，内环作为型腔加工操作的岛屿导动元。4. 根据权利要求1所述的一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，其特征在 于，所述的步骤（3)面域组合符合如下规则： 当同一个型腔中存在多个腹板面时，不同腹板面在边界延拓后形成的导动元可能存在 相交，对存在相交的约束面域进行组合，以构成新的导动元； 具体面域组合规则如下： (3. 1)设型腔内包含的腹板面序列为Wl，w2,.. .Wn，腹板面Wi，％对应的约束面域分别为 fpfj，1彡i彡n，1彡j彡η并且i彡j，如果.力门.方尹0，则取并从W1, W2,…wj 移除Wj，实现腹板面Wi，Wj的合并； (3.2)按照规则（3.1)合并型腔内的腹板面序列Wl，w2，...Wn，形成新的腹板面序列 wr，w2，，· · · wn，，m 彡 n，则 wr，w2，，· · · wn，满足以下条件：fjf]Jj=0, 且i < j，并且加工wr的轮廓导动元Sf i的外环，岛屿导动元为匕的内环。
【专利摘要】本发明提供一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，先对腹板面的内外边界进行延拓，保证软边界被有效加工，然后再用腹板面所在的型腔边界对延拓后的腹板加工区域进行约束限制，避免硬边界产生过切，最后对型腔内存在的多个腹板的约束面进行面域组合，防止产生重复加工，这种方法可适用于任意腹板面的槽加工导引元重构，实现了腹板加工单元的自动构造，为腹板快速编程奠定关键基础。从而提高腹板编程效率，显著降低工艺员的劳动工作量。
【IPC分类】G05B19/4093
【公开号】CN104898570
【申请号】CN201510141698
【发明人】陈树林, 杜宝瑞, 初宏震, 白玉珍
【申请人】沈阳飞机工业（集团）有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月30日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，用于飞机结构件腹 板的快速编程，属于飞机数字化制造技术领域。
【背景技术】
[0002] 大型整体结构件中存在大量的腹板面，这些特征精加工编程时需要进行大量的交 互式操作，包括几何元素的构建，操作步参数的设置。为此，亟需提高飞机结构件腹板编程 的自动化水平，而腹板加工单元自动构造是自动生成腹板加工操作的关键。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，该方法可用于自动 构造腹板特征的加工导动元，并将其作为型腔加工操作的导动元素，生成的刀轨能保证腹 板特征被有效加工，避免腹板加工产生残留、干涉及过切等问题。
[0004] 本发明主要思想是通过整体延拓腹板面的边界，再通过硬边界进行约束，避免加 工时产生过切，保证软边界的每一点均可加工。
[0005] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的；
[0006] -种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，其主要步骤如下：
[0007] (1)边界拓展：将腹板面的内环和外环均向腹板面外侧偏置一个刀具直径，形成 新的内环与外环，由这些新环构成新的待加工区域，实现腹板面的延拓；
[0008] (2)硬边界约束：利用腹板所在的型腔边界对延拓后的腹板面，进行约束，防止在 型腔的硬边界产生过切；
[0009] (3)面域组合：处于同一底面高度，可能存在多个腹板面，经过延拓后，两两间可 能存在相交，合并这些延拓后的面域，避免重复加工；
[0010] (4)加工单元构造：将加工导动元与切削参数、进退刀参数进行组合，形成加工单 J1_1〇
[0011] 所述的步骤（1)边界拓展的具体步骤如下：
[0012] 已知刀具t，半径为rt，腹板面域w= (1。，{ln,li2，…，lin})，其中1。为w的外 环，ln，li2，…，lin均为w的内环。将1。，ln，li2，…，lin按照序列构造成多条基线链，设为 Ebl，Eb2，…，Ebn，其中Ebl中线段序列为逆时针存储，Eb2，…，Ebn中线段序列为顺时针存储，n 为内环个数；
[0013] (1. 1)外环1。延拓：以半径r' =2rt的刀具滚圆，放置于基线链Ebl的右侧并按逆 时针滚动，形成距线链Edl;
[0014] (1.2)内环ln，li2，…，1&延拓：与外环延拓相似，以半径r' =2rt的刀具滚圆， 分别放置于基线链Eb2，…，Ebn的右侧并按顺时针滚动，生成的距线链序列为Ed2,Ed3，…，Edm， m>0,由于可能产生自交与退化，距线链序列中距线链的个数m不一定等于基线链个数n;
[0015] (1.3)面域重构：以Edl为外环，已必已砂…^-为内环肩建延拓面域^实现面域 f的重构。
[0016] 所述的步骤（2)硬边界约束符合如下规则：
[0017] 设，在给定刀具、轮廓边界和岛屿边界前提下，刀具可加工的一系列互不相交的面 域称为可工面域集，表示为Fa;
[0018] Fa中的每个面域称为可工面域，表示为匕=(e。， 轮廊边界，en,ei2,ei3, . . .，ein为岛崎边界，e。和en,ei2,ei3, . . .，ein均对腹板面加工存在约 束作用，可避免腹板面产生过切及干涉；
[0019] 具体约束规则为：
[0020] (2. 1)设腹板加工刀具为t，可工面域集为Fa={fal，fa2，…，fam}，m>l，腹板面域为 f，f的拓展面域为fv，如果存在
，则用fai对f連行约束，取f」=fainfv的外 环作为型腔加工操作的轮廓导动元，内环作为型腔加工操作的岛屿导动元。
[0021] 所述的步骤（3)面域组合符合如下规则：
[0022] 当同一个型腔中存在多个腹板面时，不同腹板面在边界延拓后形成的导动元可能 存在相交，对存在相交的约束面域进行组合，以构成新的导动元；
[0023] 具体面域组合规则如下：
[0024] (3. 1)设型腔内包含的腹板面序列为、w2, . . .wn，腹板面W」对应的约束面域 分别为心，fj，1彡i彡n，1彡j彡n并且i彡j，如果
则取圮=fiUf』，并从 Wpw2, . . .wn中移除Wj，实现腹板面Wi，Wj的合并；
[0025] (3.2)按照规则（3. 1)合并型腔内的腹板面序列Wl，w2，...wn，形成新的腹板面序 列wr，w2,，? ? ?wn，，m<n，则wr，w2,，? ? ?wn，满足以下条件：
并且i<j，并且加工wr的轮廓导动元Sfi的外环，岛屿导动元为f 内环。
[0026] 本发明的有益效果：本发明提出的方法适用于实现不同类型的腹板面加工单元的 自动构造，主要是实现腹板加工导动元的自动构造，包括全硬边界腹板面、全软边界腹板面 及软硬边界混合腹板面，为实现腹板快速编程提供关键技术基础，缩短飞机结构件腹板编 程效率。显著降低工艺员的劳动工作量。应用该方法，可以实现飞机结构件腹板加工单元 构造，为飞机结构件腹板快速编程提供技术基础，从而提高腹板编程效率。
【附图说明】
[0027] 图1为飞机结构件典型腹板面示意图。
[0028] 图2为腹板外环边界延拓示意图。
[0029] 图3(a)至图3(c)为基于型腔边界的硬边界约束过程示意图。
[0030] 图4(a)至图4(c)约束面域组合后生成的轮廓导动元过程示意图。
[0031] 图5为本发明整体流程图。
【具体实施方式】
[0032] 本发明是建立在CAD/CAM系统平台上，实现飞机结构件腹板加工单元自动构造的 一种方法。
[0033] 下面结合附图对本发明的实施例进行详细的说明。
[0034] 一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，其主要步骤如下：（1)边界拓 展；（2)硬边界约束；（3)面域组合；（4)加工单元构造。
[0035] 上述步骤的具体实施过程如下：
[0036] (1)边界拓展：已知刀具t，半径为rt，腹板面域w= (1。，{ln，li2，…，lin})，其中1。 为w的外环，ln，li2，…，lin均为w的内环。将1。，ln，li2，…，lin按照序列构造成多条基线 链，设为Ebl，Eb2，…，Ebn，其中Ebl中线段序列为逆时针存储，Eb2，…，Ebn中线段序列为顺时针 存储，n为内环个数，则边界延拓步骤如下：
[0037] (1. 1)外环1。延拓：以半径r' =2rt的刀具滚圆，放置于基线链Ebl的右侧并按逆 时针滚动，形成距线链Edl。图1所示的腹板面外环，由滚圆法生成的距线链如图2所示。
[0038] (1.2)内环ln，li2，…，1&延拓：与外环延拓相似，以半径r' =2rt的刀具滚圆， 分别放置于基线链Eb2，…，Ebn的右侧并按顺时针滚动，生成的距线链序列为Ed2,Ed3，…，Edm， m>0,由于可能产生自交与退化，距线链序列中距线链的个数m不一定等于基线链个数n。
[0039] (3)面域重构：以Edl为外环，Ed2,Ed3，…，Edni为内环，构建延拓面域fv，实现面域f 的重构。
[0040] (2)硬边界约束
[0041] 在给定刀具、轮廓 边界和岛屿边界前提下，刀具可加工的一系列互不相 交的面域称为可工面域集，表示为匕，Fa中的每个面域称为可工面域，表示为1= (ec, {en,ei2,ei3, . . .，ein})，其中，e。为轮廓边界，en,ei2,ei3, . . .，ein为岛屿边界，ec和 en,ei2,ei3, . . .，ein均对腹板面加工存在约束作用，可避免腹板面产生过切及干涉，约束规 则如下：
[0042] 规则1设腹板加工刀具为t，可工面域集为Fa={fal，fa2，…，faJ，m>l，腹板面域 为f，f的拓展面域为fv，如果存在
则用fai对f連行约束，取f」=fainf』勺 外环作为型腔加工操作的轮廓导动元，内环作为型腔加工操作的岛屿导动元。图1中腹板 面的延拓面域为fv (图3 (a))，约束面域
（图3 (b))，则取f?的外环作为轮廓 导动元（图3(c))，实现对硬边界的约束以及软边界的延拓。
[0043] (3)面域组合
[0044] 同一个型腔中可能存在多个腹板面，也可能无腹板面。如果存在多个腹板面，则每 个腹板面必然与直域元的底面相重合。如果同一个型腔中存在多个腹板面，对每个腹板面 构建导动元，并将导动元设置到槽加工操作中进行腹板编程。但不同腹板面在边界延拓后 形成的导动元可能存在相交，而相交区域必然导致重复加工。因此，对存在相交的约束面域 进行组合，以构成新的导动元，避免重复加工。为此，建立以下规则：
[0045] 规则2设型腔内包含的腹板面序列为Wl，w2,. . .wn，腹板面Wi，Wj对应的约束面域 分别为fi，f」，1彡i彡n，1彡j彡n并且i彡j，如果
则取fiUf」，并从 Wpw2, . . .wn中移除Wj，实现腹板面Wi，Wj的合并。
[0046] 规则3按照规则2合并型腔内的腹板面序列Wl，w2，...wn，形成新的腹板面序列 wr，w2,，? ? ?wn，，m<n，则wr，w2,，? ? ?wn，满足以下条件：
并 且i<j，并且加工的轮廓导动元为"的外环，岛屿导动元为"的内环。如图4所示， 同属于一个型腔的两个腹板面Wi，w2，其面域分别为Wl，，w2，（图4 (a))，约束面域为f\，4并 且
（图4 (b))，按照规则2合并约束面域实现腹板面的组合，生成新腹板面Wl，，按 照规则3,可知加工^，的轮廓导动元如图4(c)所示。
[0047] (4)加工单元构造
[0048] 最后，将型腔内形成的加工导动元与人工给定的切削参数、进退刀参数进行组合， 形成型腔腹板加工单元，作为腹板加工操作生成的核心数据，为腹板特征快速编程奠定关 键基础。
[0049] 本实施例是在以发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体 的实现过程，但是本发明的保护范围不限于下述实施实例。
【主权项】
1. 一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，其特征在于，主要步骤如下： (1) 边界拓展：将腹板面的内环和外环均向腹板面外侧偏置一个刀具直径，形成新的 内环与外环，由这些新环构成新的待加工区域，实现腹板面的延拓； (2) 硬边界约束：利用腹板所在的型腔边界对延拓后的腹板面，进行约束，防止在型腔 的硬边界产生过切； (3) 面域组合：处于同一底面高度，可能存在多个腹板面，经过延拓后，两两间可能存 在相交，合并这些延拓后的面域，避免重复加工； (4) 加工单元构造：将加工导动元与切削参数、进退刀参数进行组合，形成加工单元。2. 根据权利要求1所述的一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，其特征在 于，所述的步骤（1)边界拓展的具体步骤如下： 已知刀具t，半径为rt，腹板面域w = (1。，{ln，Ii2，…，1J)，其中1。为w的外环， Iil, Ii2，…，Iin均为w的内环。将1。，Iil, Ii2，…，Iin按照序列构造成多条基线链，设为 Ebl，Eb2，…，Ebn，其中Ebl中线段序列为逆时针存储，E b2，…，Ebn中线段序列为顺时针存储，η 为内环个数； (1.1) 外环1。延拓：以半径r' =2rt的刀具滚圆，放置于基线链Ebl的右侧并按逆时 针滚动，形成距线链Edl; (1.2) 内环ln，Ii2，…，Iin延拓：与外环延拓相似，以半径r' =2rt的刀具滚圆，分别放 置于基线链Eb2，…，Ebn的右侧并按顺时针滚动，生成的距线链序列为E d2, Ed3，…，Edm，m>0,由 于可能产生自交与退化，距线链序列中距线链的个数m不一定等于基线链个数η ; (1. 3)面域重构：以Edl为外环，E d2, Ed3,…，Edni为内环，构建延拓面域f ν，实现面域f的 重构。3. 根据权利要求1所述的一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，其特征在 于，所述的步骤（2)硬边界约束符合如下规则： 设，在给定刀具、轮廓边界和岛屿边界前提下，刀具可加工的一系列互不相交的面域称 为可工面域集，表示为Fa; ?3中的每个面域称为可工面域，表示为1=(6。，{611，612,6"，...，6 111})，其中，6。为轮 廓边界，en, ei2, ei3, . . .，ein为岛屿边界，e。和 θ il，ei2, ei3, · · · J ein均对腹板面加工存在约束 作用，可避免腹板面产生过切及干涉； 具体约束规则为： (2. 1)设腹板加工刀具为t，可工面域集为Fa= {f al，fa2，…，fam}，m>l，腹板面域为f，f 的拓展面域为fv，如果存在/a;· Π /ν#0，则用4对f v进行约束，取f」=f ai Π f 外环作 为型腔加工操作的轮廓导动元，内环作为型腔加工操作的岛屿导动元。4. 根据权利要求1所述的一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，其特征在 于，所述的步骤（3)面域组合符合如下规则： 当同一个型腔中存在多个腹板面时，不同腹板面在边界延拓后形成的导动元可能存在 相交，对存在相交的约束面域进行组合，以构成新的导动元； 具体面域组合规则如下： (3. 1)设型腔内包含的腹板面序列为Wl，w2,.. .Wn，腹板面Wi，％对应的约束面域分别为 fpfj，1彡i彡n，1彡j彡η并且i彡j，如果.力门.方尹0，则取并从W1, W2,…wj 移除Wj，实现腹板面Wi，Wj的合并； (3.2)按照规则（3.1)合并型腔内的腹板面序列Wl，w2，...Wn，形成新的腹板面序列 wr，w2，，· · · wn，，m 彡 n，则 wr，w2，，· · · wn，满足以下条件：fjf]Jj=0, 且i < j，并且加工wr的轮廓导动元Sf i的外环，岛屿导动元为匕的内环。
【专利摘要】本发明提供一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，先对腹板面的内外边界进行延拓，保证软边界被有效加工，然后再用腹板面所在的型腔边界对延拓后的腹板加工区域进行约束限制，避免硬边界产生过切，最后对型腔内存在的多个腹板的约束面进行面域组合，防止产生重复加工，这种方法可适用于任意腹板面的槽加工导引元重构，实现了腹板加工单元的自动构造，为腹板快速编程奠定关键基础。从而提高腹板编程效率，显著降低工艺员的劳动工作量。
【IPC分类】G05B19/4093
【公开号】CN104898570
【申请号】CN201510141698
【发明人】陈树林, 杜宝瑞, 初宏震, 白玉珍
【申请人】沈阳飞机工业（集团）有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月30日
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