基于特征的飞机结构件加工工艺知识编辑器研究

针对飞机结构件零件尺寸大、加工特征类型数目多,零件结构复杂、包含大量自由曲面和相交特征,薄壁易变形及精度要求高等特点引起的加工工艺决策难点,提出了基于特征与MKE的飞机结构件工艺决策方法。首先对商业软件NX系统的MKE技术进行了调研分析,在此基础上构建了基于特征的飞机结构件加工工艺知识编辑器框架,基于CATIA V5开发了具有用户界面友好的加工工艺知识编辑器,在特征识别的基础之上,通过调用工艺规则模板库、刀具库、用户自定义信息等完成工艺决策。应用表明,该方法能够有效提高工艺决策系统的灵活性以及飞机结构件数控编程效率。     

飞机结构件轮廓特征加工自动分区算法

作为飞机结构件重要组成部分,轮廓特征包含大量复杂曲面,且与工艺凸台等干涉物相连接,使得轮廓特征编程需综合考虑复杂曲面及干涉物信息,在自动编程模式下,轮廓特征编程仍严重依赖人工经验,其编程周期占结构件编程周期的40%以上,严重影响了结构件编程效率。针对该问题,提出了一种综合考虑复杂曲面及干涉物信息的轮廓特征加工自动分区方法,基于相邻轮廓面连接边属性及凸边约束原则对轮廓面进行初分区,依据干涉物信息构建虚拟边界,并基于虚拟边界对轮廓面初分区结果进行横向和纵向加工区域划分,通过对划分区域进行合并得到轮廓特征加工分区结果。根据提出的方法开发了飞机结构件轮廓特征加工自动分区系统,经过多项典型飞机结构件测试,该方法稳定可靠,可为轮廓特征加工程序编制提供支撑。     

基于MBD的数控工艺设计及快速编程方法研究

面向基于模型定义技术在工艺设计中的应用,从提高工艺设计自动化及编程质量和效率出发,提出了一种基于MBD的数控工艺设计及快速编程方法,该方法根据基于MBD的特征信息描述,采用特征实例化方法,从易于制造及加工应用的角度对产品特征信息进行提取与构造.通过加工特征将几何信息与工艺信息相结合,分析三维关联的数控工艺信息模型内容.最后,利用工艺约束与制造数据库支持进行数控工艺设计,基于工艺结果以加工操作为基本单位驱动与数控加工系统的智能参数化映射,完成数控程序信息的自动生成.采用该方法进行工艺设计可以缩短编程周期,改善和提高加工编程质量和效率.     

飞机结构件快速数控加工编程系统

<正>本文提出了快速数控编程系统框架及其关键技术,并针对飞机结构件的结构及其工艺特点,建立并开发一套集特征自动识别、刀具与切削参数自动选取、工艺方案自动规划、加工单元自动构造与优化等核心技术的快速数控编程系统。     

基于特征的数控编程技术在航空企业的推广应用

针对国内航空企业飞机结构件数控编程中存在的重复工作量大、效率低、质量不稳定、规范性差等问题,通过面向多主机厂推广基于特征的数控编程技术,切实提高飞机结构件数控编程的效率与质量.首先概述了基于特征的快速程编(FBM NUAA)系统的整体架构,并且介绍了基于特征的数控编程技术在多家主机厂中的推广与应用情况,以及前期推广中遇到的问题,并提出了解决方案.根据多主机厂多机型过百项飞机结构件的实际应用结果表明采用基于特征的快速程编系统进行数控编程,刀轨平均自动生成率超过90％,编程时间较传统编程方式平均缩短70％以上.     

基于局部特征的飞机结构件快速交互工艺决策方法

针对基于特征的CAPP/CAM系统不能完全自动工艺决策以及交互工艺决策效率低等问题,本文提出了基于局部特征的飞机结构件快速交互工艺决策方法。该方法在局部特征识别结果的基础上,通过调用典型特征工艺知识库,生成局部特征工艺信息模型,并采用交互手段对工艺模型进行编辑修改,完成工艺决策。实例应用表明:该方法扩大了基于特征的自动工艺决策系统的应用范围,提高了工艺决策和数控编程效率。     

工艺准备环境中刀具库与CATIA的集成

工艺准备环境(Process Planning Enviroment,PPE)中的工艺规划与数控编程子模块是基于CAD/CAM软件CATIA开发的,它是以飞机结构件数控加工工艺准备过程为背景,充分利用现有资源(涵盖产品工艺路线设计、零件加工工艺数据优化),建立的基于知识的飞机结构件的快速工艺准备集成系统.     

飞机整体壁板智能数控编程系统

结合飞机整体壁板结构特点、典型加工工艺路线.针对目前数控编程中存在的问题,对智能数控编程相关技术作了一定的探索.主要内容包括飞机整体壁板智能数控编程系统结构建立、数控加工知识综合表示、广义槽加工单元分层识别、基于几何特性加工刀具自动选取、基于知识推理的加工自动排序等.最后应用上述技术开发了飞机整体壁板快速数控编程系统.     

基于特征编码的飞机结构件工艺设计

为解决飞机结构件数控加工工艺决策效率低及自动化程度不高的问题,提出基于特征编码的飞机结构件工艺设计方法。首先,该方法借鉴成组技术,将飞机结构件加工元分类编码,形成特征编码表后,把通过特征识别得到的加工特征分解为加工元,与特征编码表匹配并排序得到加工方案。最后,在CATIA V5平台上开发了基于特征编码的飞机结构件工艺设计模块。     

航空钛合金结构件的加工刀具选型及铣削方法

针对航空钛合金结构件数控加工中面临的加工效率、表面质量、刀具寿命等瓶颈问题,在详细分析航空钛合金结构件的各类复杂几何特征工艺特点的基础上,提出了不同加工特征的刀具选型策略及铣削方法,为航空钛合金零件的高效制造提供了方案。     

飞机整体壁板广义槽分层识别方法及其实现算法(英文)

To automatically obtain a machining area in numerical control （NC） programming, a data model of generalized pocket is established by analyzing aircraft integral panel characteristics, and a feature recognition approach is proposed. First, by reference to the practical slice-machining process of an aircraft integral panel, both the part and the blank are sliced in the Z-axis direction; hence a feature profile is created according to the slicing planes and the contours are formed by the intersection of the slicing planes with the part and its blank. Second, the auxiliary features of the generalized pocket are also determined based on the face type and the position, to correct the profile of the pocket. Finally, the generalized pocket feature relationship tree is constructed by matching the vertical relationships among the features. Machining feature information produced by using this method can be directly used to calculate the cutter path. The validity and practicability of the method is verified by NC programming for aircraft panels.     

基于航空结构件制造特征的CAPP系统的检索算法研究

飞机结构件是机体骨架的重要组成部分,其制造工艺复杂,在CAPP系统中进行目标识别还存在较大困难。对常见的飞机结构件进行分类,从机械制造工艺的角度,归纳出六种制造特征,构建基于航空结构件制造特征的CAPP系统;在VC++6.0环境下,设计符合OPITZ标准的基于制造特征的编码系统,完成对目标零件的特征编码;设计用于目标零件与实体库零件之间进行特征识别的分步检索算法,实现目标零件与实体库零件的制造特征相似性对比。以某机型中含44个槽特征的框类零件为例,通过该算法程序进行特征自动识别,自动识别数为40个,自动识别率达到91%。结果表明:该算法可以在CAPP系统中进行识别,是正确且可行的。     

基于特征的蒙皮镜像铣加工残区刀轨优化方法

镜像铣加工装备及其加工工艺是蒙皮零件加工的有效手段,其特殊工艺对加工刀轨提出了等步距、无交叉、无抬刀且无残留等特殊要求。针对蒙皮零件加工特征的复杂形状,在满足等步距、无抬刀、无交叉的条件下对加工残留区域进行刀轨优化是一个难题。为解决以上难题,本文提出了一种基于特征的蒙皮镜像铣加工残区刀轨优化方法。该方法基于特征将蒙皮零件的工艺信息与几何信息相关联,自动提取加工特征的加工面及其对应的刀轨,将刀轨分割成若干段子刀轨,并构建子加工区域,再利用布尔并运算得到最终可加工区域。然后对加工面区域与最终可加工区域求布尔差识别出加工残留区域,并根据加工残区位置自适应生成满足蒙皮镜像铣特殊要求的优化刀轨。以典型复杂蒙皮零件验证本文提出的方法,结果表明,基于特征的蒙皮镜像铣加工残区刀轨优化方法可自动识别加工残区,并生成满足蒙皮镜像铣特殊要求的加工残区优化刀轨,为提高蒙皮零件数控编程效率提供技术支撑。     

Process-scheme-driven N C machining cell for automatic construction of aircraft structural parts

In order to enhance the NC programming efficiency and quality of aircraft structural parts （ASPs）, an intelligent NC programming pattern driven by process schemes is presented. In this pattern, the NC machining cell is the minimal organizational structure in the technological process, consisting of an operation machining volume cell, and the type and parameters of the machining operation. After the machining cell construction, the final NC program can be easily obtained in a CAD/CAM system by instantiating the machining operation for each machining cell. Accordingly, how to automatically establish the machining cells is a key issue in intelligent NC program- ming. On the basis of the NC machining craft of ASP, the paper aims to make an in-depth research on this issue. Firstly, some new terms about the residual volume and the machinable volume are defined, and then, the technological process is modeled with a process scheme. Secondly, the approach to building the machining cells is introduced, in which real-time complement machining is mainly considered to avoid interference and overcutting. Thirdly, the implementing algorithm is designed and applied to the Intelligent NC Programming System of ASP. Finally, the developed algorithm is validated through two case studies.     

复杂结构件数控加工浮动装夹自适应控制方法

为了减小复杂结构件数控加工产生的变形,满足装夹自适应调整需求,基于浮动装夹加工原理提出了浮动装夹自适应控制方法,研究了基于CAN(Controller Area Network)总线的浮动装夹系统通信、零件受力和变形的监测与检测、基于OPC(OLE for Process Control)的机床状态监测、数控机床和夹具协同控制等关键技术,开发了浮动装夹自适应控制系统。此系统在航空制造企业进行了实际加工应用验证,能够实现装夹自适应调整,满足工业应用需求。     

凸轮型面加工技术探讨

介绍了一种利用加工中心配备专用磨头磨削凸轮复杂型面的特殊加工方法,研究解决了复杂凸轮型面的仿形加工、计量检测及数控加工编程技巧等问题。     

飞机结构件数控工艺业务管理平台技术研究

为了提高飞机结构件数控工艺业务过程管理水平,保障数控加工过程中数据的完整性、一致性,并实现工艺数据的有效组织和重用,通过分析飞机结构件的特点及生产车间工艺管理现状,提出了新的工艺业务管理模式,建立了数控工艺业务管理平台。该平台研究了项目管理、任务管理、工艺业务过程管理和工艺数据管理及它们之间的关系,实现了工艺业务过程的高效控制和有序管理。     

整体壳段典型特征高效模块化编程技术

整体壳段为航天产品核心零部件，具有结构复杂、尺寸精度高、材料去除率大、工艺过程复杂、加工周期长等特点。在壳段数控加工过程中，存在编程难度大、重复工作量大、效率低及编程质量与编程人员能力水平密切相关等问题。为了适应高效、高可靠性的任务需求，依托成熟商用CAM软件，通过对整体壳段典型特征的分析，基于UG NX软件平台研究并开发了典型特征自动化编程模块，有效提高了加工程序的质量稳定性，并极大降低了工艺人员的编程操作量，提高了工艺设计效率。