CN103324804A - 飞机结构件内部压紧凸台自动生成方法 - Google Patents

Abstract

一种飞机结构件内部压紧凸台自动生成方法，其特征是首先进行零件选择、零件特征信息输入、压紧凸台参数输入等预处理；其次从零件特征信息中获取孔特征的组成面信息以及槽特征的顶面信息，确定需要放置压紧凸台的孔特征，根据获得的孔特征组成面生成压紧凸台的边界，然后确定压紧孔位置以及压紧孔轮廓；最后自动计算凸台高度，通过拉伸等操作生成压紧凸台以及搭边。本发明具有压紧凸台生成速度快、正确率高，能够实现飞机结构件内部压紧凸台的自动生成，解决了人工手动创建压紧凸台过程繁琐、复杂，效率低等问题，本发明在解决飞机结构件的内部压紧凸台生成问题中可以取得很好的效果。

Description

飞机结构件内部压紧凸台自动生成方法

技术领域

本发明涉及一种飞机结构件内部压紧凸台自动生成方法，尤其涉及一种飞机复杂结构件内部压紧凸台自动生成方法，属于CAD/CAPP/CAM技术领域。 

背景技术

飞机结构件是构成飞机机体骨架和气动外形的重要组成部分，主要包括框、梁、肋等多种类型，现代飞机设计中广泛采用整体结构件作为主要承力构件。飞机结构件尺寸大，结构复杂，加工要求高，富含薄壁、深腔、窄区域，加工中极易发生变形。为了保证加工的质量，飞机结构件加工中需要在零件的外轮廓及内部创建相应的压紧工艺凸台以保证加工过程中的刚性。外轮廓处的压紧工艺凸台通常采用偏置零件外轮廓面的方法来构造，流程简单，易于实现，而零件内部的压紧工艺凸台与孔特征密切关联，工艺凸台的形状参数及位置参数受孔特征的类型、结构、尺寸及位置约束，创建的难度高、工作量大。目前飞机结构件内部压紧工艺凸台的创建主要依靠商品化CAD软件中提供的一些通用设计工具，整个压紧凸台的创建流程以人工交互为主，重复工作量大，效率低而且规范性较差，大大影响了后期零件编程和加工的效率和质量。 

发明内容

本发明的目的是针对现有人工手动生成内部压紧凸台重复工作量大、效率低、准确性难以保证等问题，发明一种自动计算、效率高的飞机结构件内部压紧凸台自动生成方法。 

本发明首先进行零件选择、零件特征信息读入、压紧凸台参数输入等预处理；其次从零件的特征信息中获取孔特征的组成面信息以及槽特征的顶面信息，确定需要放置压紧凸台的孔特征，根据获得的孔特征组成面生成压紧凸台的边界，然后确定压紧孔位置以及压紧孔轮廓；最后自动计算凸台高度，通过拉伸等操作生成压紧凸台以及搭边。该方法生成的压紧凸台速度快、正确率高，能够处理飞机结构件内部压紧凸台 的自动生成，解决了人工手动创建压紧凸台过程繁琐、复杂，效率低等问题，该方法在解决飞机结构件的内部压紧凸台生成问题中可以取得很好的效果。 

一种飞机结构件内部压紧凸台自动生成方法，其特征是它包括以下步骤： 

步骤1、零件模型和零件特征信息的输入；零件模型的输入通过手动点选零件完成，零件特征信息的输入通过自动读入特征列表信息完成，特征列表信息是特征识别的结果； 

步骤2、获取零件孔特征信息、槽特征信息；从读取的零件特征列表信息中提取出孔特征信息，包括孔的位置信息、组成孔的面边信息及孔顶面与底面信息，孔特征存入HoleList中；从读取的零件特征列表信息中提取出槽特征信息，包括槽腹板面及槽顶面信息，槽特征存入PocketList中； 

步骤3、在获得孔特征以及槽特征信息之后，进行内部压紧凸台相关参数的确定，人工手动输入参数包括压紧凸台锪窝直径D₁、锪窝深度h、压紧孔直径d、压紧凸台与孔特征边界的间距d_2min、压紧孔锪窝到压紧凸台边界的最小距离d_1min、搭边宽度w、搭边高度h_d以及搭边延伸长度l； 

步骤4、确定需要放置压紧工艺凸台的孔特征； 

步骤5、提取孔特征边界； 

步骤6、偏置边界得到压紧凸台边界； 

步骤7、确定压紧孔位置，得到压紧孔锪窝轮廓与压紧孔轮廓； 

步骤8、生成内部压紧凸台以及搭边。 

所述的确定需要放置孔内工艺凸台的孔特征方法为： 

1)首先粗略排除一些无法设置压紧凸台的孔。圆形的压紧凸台是所有压紧凸台中面积占用最小的，如果圆形压紧凸台也无法容纳，那么这个孔特征就可以认为无法设置压紧凸台。通过计算可以估算出孔的面积S_H。估算凸台最小面积S_F公式如下式所示： 

S_F=π*(D₁/2+d_1min+d_2min)²

其中D₁为压紧凸台锪窝直径，d_1min表示压紧凸台边界到锪窝边界的最小距离，d_2min表示压紧凸台边界到孔特征边界的最小距离。孔的面积应该满足式S_H>S_F，将不满足条件的孔从HoleList中剔除。 

2)然后将余下的孔在零件上进行颜色标识，用户根据实际要求对需要添加压紧凸台的孔进行选择。在HoleList中保留用户选择的孔特征，删除未选择孔特征。 

所述的提取孔特征边界是通过偏置边界得到压紧凸台边界；提取HoleList中孔特征的边界，对边界进行偏置，偏置距离为用户设置的压紧凸台与孔的间距；完成偏置后的曲线集合作为压紧凸台的边界。 

采用专用工装与通用工装确定压紧孔的位置，得到压紧孔锪窝轮廓与压紧孔轮廓； 

专用工装确定压紧孔位置的方法为： 

根据已经得到的压紧凸台的边界，边界围成一个封闭平面图形，通过计算估计出该几何图形的几何重心，以该几何重心作为圆心做一个圆O_h(w)，其直径值等于压紧孔锪窝的直径D₁，O_h(w)作为压紧孔锪窝的轮廓； 

获取构成压紧凸台边界的曲线，通过拟合可以得到压紧凸台边界曲线的参数方程B_i(u)，i≤n,i表示第i段曲线，n表示共有n条曲线段；创建压紧凸台轮廓B_i(u)到压紧孔锪窝的轮廓O_h(w)的距离函数，得到下式： 

$D(u,w)=\sqrt{{(x\left(u\right)-x\left(w\right))}^2+{(y\left(u\right)-y\left(w\right))}^2}$

B_i(u_j)与O_h(w_k)分别代表B_i(u)与O_h(w)上的点，如果B_i(u_j)与O_h(w_k)之间的最短距离小于压紧孔锪窝到压紧凸台边界的最小距离，即D(u,w)_min＜d_1min，说明该孔特征不满足设置压紧凸台的条件，将该孔特征从HoleList中剔除，删除生成的压紧孔锪窝边界、压紧凸台边界； 

通用工装确定压紧孔位置的方法为：采用孔系通用工装，根据零件在通用孔系工装上的摆放位置来考虑压紧孔位置的安排；压紧孔的轴线应与孔系工装中的螺钉孔轴线相重合，孔特征中可能包含有一个或多个螺钉孔，下面分别说明： 

a)包含一个螺钉孔。取螺钉孔轴线与腹板面交点作为压紧孔的圆心，其直径值等于压紧孔锪窝的直径D₁，该圆作为压紧孔锪窝的轮廓；下面就是判断压紧孔锪窝的轮廓与压紧凸台轮廓距离是否符合要求，过程与专用工装情况类似； 

b)包含多个螺钉孔；取螺钉孔轴线与腹板面交点，存入点集PointList；取点P_i，i≤n，n为点集个数，以点P_i作为圆心做一个圆O_h(w)，其直径值等于压紧孔锪窝的直径D₁，该圆作为压紧孔锪窝的轮廓；下面就是判断压紧孔锪窝轮廓与压紧凸台轮廓的距离大小，过程与专用工装情况类似；遍历点集中的所有点重复上述过程，只保留压紧孔锪窝轮廓与压紧凸台轮廓距离满足要求的点，此时点集为PointList’，若点集中点的个数为零则说明该孔特征无法放置压紧孔；若点集PointList’中个数非零，则取点P₀，点P₀为压紧凸台轮廓的几何中心，求得点集中点P_i与P₀的距离： 

$D_i=\sqrt{{(x_0-x_i)}^2-{(y_0-y_i)}^2},i\≤k$

其中k为点集PointList’中点的总个数。取D_m=Min(D_i)，此时点P_m即为压紧孔锪窝轮廓圆心，之前以P_m为圆心创建的圆即为压紧孔锪窝的轮廓。 

生成内部压紧凸台的方法为： 

1)首先计算凸台高度参数；在获得压紧凸台轮廓以及压紧孔轮廓之后，还需要凸台高度的参数才能创建压紧凸台；计算压紧凸台高度参数的具体方法为： 

a)得到孔特征顶面S_T的法向N₀，从槽特征列表中得到所有槽顶面，取面S_i，获得其法向N_i，若N_i=N₀则说明孔顶面与该槽顶面同向，存入SurfaceList1中，反之存入SurfaceList2中； 

b)在SurfaceList1中取面S_i，i≤n，n为SurfaceList1中槽顶面的总个数求得S_T与S_i之间的距离： 

D_i=Dis(S_T,S_i),i≤n 

取D_j=Max(D_i)，此时面S_j距离S_T最远； 

c)在SurfaceList2中重复步骤(b)，得到面S_k距离S_T最远，距离记为D_k； 

则可以得到压紧凸台高度H： 

H=D_j+D_k+B 

其中B为孔特征所在槽的槽腹板厚度。 

2)在获得凸台高度参数之后，通过拉伸与凹槽操作即可得到压紧凸台三维实体模型。 

所述的生成搭边的方法为： 

首先创建搭边基准线，不同类型的孔特征生成基准线的方法也有区别，将孔特征分为圆孔特征与非圆孔特征来说明生成基准线的具体方法： 

1)圆孔特征；过压紧孔轮廓圆心O做三条直线AB、CD、EF，分别与孔特征轮廓交于A、B、C、D、E、F六点，添加角度约束使AOC=COE=EOA=120°，射线OA、OC与OE即为搭边基准线； 

2)非圆孔特征；过压紧孔轮廓圆心O做一条直线AB，与孔特征轮廓交于A、B两点，得到AB之间的D₀，将直线AB绕点O做顺时针旋转，角度为1°，分别于孔特征轮廓交于A’、B’，得到A’B’之间的距离D₁，比较D₀与D₁，取最短的距离，这样循环完360°之后得到一条过点O且交点之间距离最短的直线，记为CD，过圆心O做一条垂直于CD的直线EF，与孔特征轮廓交于E、F，射线OC、OD、OE与OF即为搭边 基准线； 

在获得搭边基准线之后，按以下步骤创建搭边轮廓： 

将搭边基准线分别向两侧进行偏置，偏置距离为搭边宽度w的一半，将孔特征轮廓向材料侧进行偏置，偏置距离即为搭边延伸长度l，这样偏置的搭边基准线、偏置的孔特征轮廓线以及压紧凸台轮廓线就组成了一个封闭轮廓，该轮廓即为搭边轮廓； 

在获得搭边轮廓之后对其进行拉伸操作，高度为搭边高度设定值；最后得到搭边的三维模型。 

本发明的有益效果是： 

本发明通过读取孔特征的组成面信息以及工艺凸台参数信息，得到飞机结构件内部压紧凸台轮廓以及压紧孔位置，最后自动生成压紧工艺凸台以及搭边，减少了工艺员在飞机结构件数控加工工艺准备阶段的重复工作量，提高了飞机结构件内部工艺凸台生成的质量，缩短了飞机结构件在数控加工工艺准备时间。与现有生成飞机结构件内部压紧凸台的方法相比，本方法具有如下明显的优点： 

1)内部压紧凸台生成过程自动化，减少重复工作量； 

2)自动抑错，排除无法放置工艺凸台的孔特征； 

3)内部压紧凸台生成速度快，准确率高，实用性强； 

4)能够精确控制压紧凸台的尺寸，尤其高度尺寸不需要程编员再进行测量。 

附图说明

图1为本发明的飞机结构件内部压紧凸台自动生成方法流程图。 

图2为本发明实施例的典型飞机结构件及编号示意图。其中：图2a)为本发明使用的典型飞机结构件以及相应孔特征的编号；图2b)为该典型结构件的孔特征的投影图以及相应的编号。 

图3为本发明的创建压紧凸台轮廓的流程图。 

图4为本发明的压紧孔锪窝与压紧凸台轮廓最小距离计算示意图，其中O_h(w)表示压紧孔锪窝轮廓的参数方程，B_i(u)表示压紧凸台轮廓的曲线参数方程，D(u,w)表示压紧孔锪窝轮廓的点与压紧凸台轮廓上的点之间的距离函数，D_min表示D(u,w)的最小值。 

图5为本发明的实例零件中符合最小距离要求与不符合最小距离要求的孔特征示意图。 

图6为本发明的通用工装压紧孔位置确定示意图，其中M表示零件材料侧，B₁表 示孔特征轮廓，B₂表示压紧凸台轮廓，H₁、H₂、H₃分别表示圆心处在压紧凸台轮廓内的压紧孔，O₁、O₂、O₃分别代表他们的圆心，P表示压紧凸台的几何重心。 

图7为本发明的压紧凸台高度计算示意图，其中S_T表示孔特征顶面，N₀表示孔顶面的法向，S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆分别表示槽顶面，N₁、N₂、N₃、N₄、N₅、N₆分别对应着各个槽顶面的法向。 

图8a)为本发明的圆孔搭边轮廓生成示意图，其中A、B、C、D、E、F表示直线与孔特征轮廓的交点，O表示压紧孔的圆心；b)为本发明的非圆孔搭边轮廓生成示意图，A、B、A＇、B＇、C、D、E、F直线与孔特征轮廓的交点，O表示压紧孔的圆心。 

图9为实例零件使用本发明使用的方法生成的内部压紧凸台示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。 

一种飞机结构件内部压紧凸台自动生成方法，其流程图如图1所示，实例零件如图2所示，包含以下各步骤： 

首先，点选需要添加内部压紧凸台的飞机结构件，并读取飞机结构件的特征识别结果信息。通过特征识别结果得到零件孔特征以及槽特征的信息，通过人机交互界面得到内部压紧凸台的尺寸参数信息。采用自动以及人工相结合的方式确定需要放置压紧凸台的孔特征，提取孔特征的边界，并对边界进行偏置得到压紧凸台的边界，随后确定压紧孔位置并得到压紧孔轮廓，判断压紧孔轮廓与压紧凸台边界的位置关系，最终确定适合放置压紧凸台的孔特征，最后根据得到的压紧凸台轮廓以及压紧孔轮廓生成内部压紧凸台以及搭边。 

具体实施步骤可以分为以下几个部分： 

1、零件模型和零件模型信息的输入。 

需要添加压紧凸台的零件通过鼠标点击零件模型来获取，通过人机交互界面读取在特征识别阶段保存的该零件的特征识别结果。 

2、读取零件孔特征信息与槽特征信息。 

特征识别结果包含有槽特征、筋特征、孔特征、轮廓特征等加工特征的相关信息，在生成压紧凸台的过程中只需要获取所有槽特征的顶面信息并存入SurfaceList中，获取所有孔特征信息并存入HoleList中，如图2所示，此例中共有7个孔特征，分别为H₁，H₂，H₃，H₄，H₅，H₆与H₇。 

3、确定内部压紧凸台参数信息，具体方法如下： 

此步骤通过人机交互界面完成输入，界面给出压紧凸台相关尺寸的默认值例如压紧孔直径14mm、压紧孔锪窝直径30mm、压紧孔锪窝深度12mm、压紧凸台与孔特征最小距离25mm、压紧孔锪窝到压紧凸台最小距离1mm等，用户也可以根据自身需要进行相关的修改，这里没有给出压紧凸台的高度值，在后续步骤中压紧凸台的高度值可以直接计算出来不需要人工测量并输入，减少工作量。如图2零件的压紧凸台参数采用默认值。 

4、确定需要放置压紧凸台的孔特征，具体方法如下： 

在步骤2中读入了所有孔特征，但是并不是所有孔特征都需要放置压紧凸台，此步骤将确定哪些孔特征需要放置压紧凸台。 

1)首先系统自动粗略排除一部分不符合要求的孔。由于圆形压紧凸台是所有压紧凸台面积最小的，如果一个孔特征无法放置圆形压紧凸台则认为该孔特征无法放置压紧凸台。根据计算可以估算出孔特征所占面积为S_H。估算圆形凸台最小面积S_F，公式如下式所示： 

S_F=π*(D₁/2+d_1min+d_2min)²

其中D₁为压紧凸台锪窝直径，d_1min表示压紧凸台边界到锪窝边界的最小距离，d_2min表示压紧凸台边界到孔边界的最小距离。若S_H＞S_F则符合要求。 

以图2零件为例，根据压紧凸台尺寸的默认值，得到其最小圆形压紧凸台所需要的面积为S_F=π*(15+1+25)²≈5281mm²。最终图中孔H₂、H₄和H₇不符合要求将其从HoleList中剔除。 

2)然后通过颜色标识将剩余孔特征显示出来，用户自主选择不需要放置压紧凸台的孔特征，示例零件中孔H₃不需要放置压紧凸台，将其从HoleList中剔除。 

5、提取孔特征边界，偏置边界得到压紧凸台边界轮廓，该方法的流程图如图3所示，具体方法为： 

1)遍历H_T中的所有面，找到所有法向为(0,0,z)的面，存入TopFaceList中，H_T的顶面与底面就包含其中； 

2)遍历H_T中的所有面，找的所有法向为(x,y,0)的面，存入HoleFaceList中，其中是H_T的内孔面； 

3)遍历TopFaceList中面的所有边EdgeList1，遍历HoleFaceList中面的所有边EdgeList2，判断EdgeList1中与EdgeList2中是否存在公共边，如果存在公共边E_C，将其存入EdgeList； 

4)经过步骤3)得到存有孔边界的列表EdgeList。遍历EdgeList中所有边，对边进行偏置，偏置距离为压紧凸台到孔特征边界的最小距离，此实例为25mm，最终得到的偏置轮廓即为压紧凸台的轮廓。 

6、确定压紧孔位置以及压紧孔锪窝轮廓与压紧孔轮廓。具体方法如下: 

1)判断零件使用工装的种类。飞机结构件使用的工装一般分为两种，一种是专用工装，另一种是通用工装。如果零件使用专用工装，跳转到步骤2)，如果零件使用通用工装，跳转到步骤4)； 

2)如图2所示零件加工时使用专用工装，工装上的压紧孔位置可以根据实际需求进行确定，所以零件压紧凸台上的压紧孔位置就比较灵活。估算出压紧凸台轮廓的几何重心，以几何重心作为圆心，做圆C₁，其直径等于压紧孔锪窝的直径D₁，C₁即为压紧孔锪窝轮廓； 

3)得到压紧孔锪窝后，需要判断压紧孔轮廓与压紧凸台轮廓的位置关系。如图4所示，得到压紧孔锪窝圆形轮廓的参数方程O_h(w)，得到压紧凸台边界的曲线参数方程B_i(u)，i≤4,i表示第i段曲线，共有4个曲线段。通过距离函数 

$D(u,w)=\sqrt{{(x\left(u\right)-x\left(w\right))}^2+{(y\left(u\right)-y\left(w\right))}^2}$

求得Bi(u)与Oh(w)的最短距离，若距离小于设定的压紧孔锪窝到压紧凸台的最小距离D_min，则说明孔特征不适合放置压紧凸台，将该孔特征从HoleList中删除，同时删除生成的压紧孔边界、压紧凸台边界，如图5所示孔特征H₅、H₆均符合最小距离要求，孔特征H₁不符合最小距离要求，从HoleList中移除； 

4)零件使用通用工装，这对零件压紧凸台上压紧孔的位置产生了限制，如图7所示为使用通用工装的情况。在孔特征中可能包含有通用工装上一个螺钉孔或者多个螺钉孔甚至不包含螺钉孔。下面分别说明： 

a)不包含通用工装螺钉孔。此情况说明该孔特征不适合放置压紧凸台，将该孔特征从HoleList中删除，同时删除生成的压紧凸台边界； 

b)包含有一个通用工装螺钉孔。取螺钉孔轴线与腹板面交点作为压紧孔的圆心O₁，以D₁作为直径做一个圆O_h(w)，作为压紧孔的轮廓。下面就是计算压紧孔锪窝轮廓与压紧凸台轮廓的最小距离，过程与步骤3)类似。 

c)包含有多个通用工装螺钉孔，如图7所示。取螺钉孔轴线与腹板面交点，判断交点位置，如果处在压紧凸台轮廓之内，存入点集PointList，如图7所示共有3个点处在压紧凸台轮廓B₂之内。任取一点如O₁，以O₁作为圆心，以D₁作为直径做一个圆 O_h(w)，作为压紧孔锪窝轮廓。下面计算压紧孔锪窝轮廓与压紧凸台轮廓的最小距离，过程与专用工装情况类似。遍历点集中的所有点重复上述过程，只保留压紧孔锪窝轮廓与压紧凸台轮廓距离符合要求的点，此时点集为PointList’，如图7所示点集个数为2，为O₁和O₂。取点P，点P为压紧凸台轮廓的几何重心，求得点集中的点O_i与P的距离： 

$D_i=\sqrt{{(x_0-x_i)}^2-{(y_0-y_i)}^2},i\≤2$

计算得出O₂与P之间的距离最短，所以O₂取为压紧孔圆心，以为O₂圆心创建压紧孔轮廓。 

7、生成内部压紧凸台，具体过程如下： 

1)首先获得槽特征顶面。如图7所示，得到孔特征顶面S_T的法向N₀，从槽特征列表中得到所有槽顶面，取面S_i，获得其法向N_i，若N_i=N₀则说明孔顶面与该槽顶面同向，存入SurfaceList1中，反之存入SurfaceList2中，如图7所示SurfaceList1中包含有面S₁，S₂，S₃，S₄，S₅与S₆； 

2)得到距离SurfaceList1与SurfaceList2中离孔特征顶面最远的面，两面之间的距离为凸台的高度。遍历SurfaceList1中的所有面，计算SurfaceList1中的面到孔顶面距离： 

D_i=Dis(S_T,S_i),i≤n 

如图7所示，得到面S₁距离孔特征顶面距离最远。 

SurfaceList2中的面采取上述方法也会得到距离孔特征顶面最远的面，记为S’₁，求得S₁与S’₁的距离作为压紧凸台的高度； 

3)以压紧凸台轮廓为草图做拉伸操作，长度为压紧凸台的高度；在压紧凸台顶面以压紧孔轮廓为草图做凹槽操作，长度为压紧凸台的高度；在压紧凸台顶面与底面以压紧孔锪窝轮廓为草图做凹槽操作，长度为压紧孔锪窝深度； 

8、创建搭边基准线，生成搭边轮廓，然后进行拉伸操作，最终完成搭边模型的创建，如图7所示，分别为圆孔特征与非圆孔特征创建搭边的具体流程，下面具体说明： 

针对孔特征的不同类型，创建搭边基准线将分别说明： 

1)圆孔特征。如图8a)所示，过压紧孔轮廓圆心O做三条直线AB、CD、EF，分别与孔特征轮廓交于A、B、C、D、E、F六点，添加角度约束使∠AOC=∠COE=∠ EOA=120°，射线OA、OC与OE即为搭边基准线； 

2)非圆孔特征。如图8b)所示，过压紧孔轮廓圆心O做一条直线AB，与孔特征轮廓交于A、B两点，得到AB之间的D₀，将直线AB绕点O做逆时针旋转，角度为1°，分别于孔特征轮廓交于A’、B’，得到A’B’之间的距离D₁，比较D₀与D₁，取最短的距离，这样循环完360°之后得到一条过点O且交点之间距离最短的直线，记为CD，过圆心O做一条垂直于CD的直线EF，与孔特征轮廓交于E、F，射线OC、OD、OE与OF即为搭边基准线。 

在获得搭边基准线之后，创建搭边轮廓具体方法如下： 

将搭边基准线分别向两侧进行偏置，偏置距离为搭边宽度的一半，这里搭边宽度使用默认值10mm，将孔特征轮廓向材料侧进行偏置，偏置距离使用搭边延伸长度的默认值5mm，这样偏置的搭边基准线、偏置的孔特征轮廓线以及压紧凸台轮廓线就组成了一个封闭轮廓，如图8所示的阴影部分，此轮廓即为搭边轮廓。 

在获得搭边轮廓之后对其进行拉伸操作，高度为默认值5mm。最后得到搭边的三维模型，如图8所示。 

如图2所示为典型飞机结构件在经过以上步骤之后生成的内部压紧凸台如图9所示。 

本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。 

Claims (6)

1.一种飞机结构件内部压紧凸台自动生成方法，其特征是它包括以下步骤：

步骤1、零件模型和零件特征信息的输入；零件模型的输入通过手动点选零件完成，零件特征信息的输入通过自动读入特征列表信息完成，特征列表信息是特征识别的结果；

步骤2、获取零件孔特征信息、槽特征信息；从读取的零件特征列表信息中提取出孔特征信息，包括孔的位置信息、组成孔的面边信息及孔顶面与底面信息，孔特征存入HoleList中；从读取的零件特征列表信息中提取出槽特征信息，包括槽腹板面及槽顶面信息，槽特征存入PocketList中；

步骤3、在获得孔特征以及槽特征信息之后，进行内部压紧凸台相关参数的确定，人工手动输入参数包括压紧凸台锪窝直径D₁、锪窝深度h、压紧孔直径d、压紧凸台与孔特征边界的间距d_2min、压紧孔锪窝到压紧凸台边界的最小距离d_1min、搭边宽度w、搭边高度h_d以及搭边延伸长度l；

步骤4、确定需要放置压紧工艺凸台的孔特征；

步骤5、提取孔特征边界；

步骤6、偏置边界得到压紧凸台边界；

步骤7、确定压紧孔位置，得到压紧孔锪窝轮廓与压紧孔轮廓；

步骤8、生成内部压紧凸台以及搭边。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的确定需要放置孔内工艺凸台的孔特征方法为：

1)首先粗略排除一些无法设置压紧凸台的孔。圆形的压紧凸台是所有压紧凸台中面积占用最小的，如果圆形压紧凸台也无法容纳，那么这个孔特征就可以认为无法设置压紧凸台。通过计算可以估算出孔的面积S_H。估算凸台最小面积S_F公式如下式所示：

S_F=π*(D₁/2+d_1min+d_2min)²

其中D₁为压紧凸台锪窝直径，d_1min表示压紧凸台边界到锪窝边界的最小距离，d_2min表示压紧凸台边界到孔特征边界的最小距离。孔的面积应该满足式S_H>S_F，将不满足条件的孔从HoleList中剔除。

2)然后将余下的孔在零件上进行颜色标识，用户根据实际要求对需要添加压紧凸台的孔进行选择。在HoleList中保留用户选择的孔特征，删除未选择孔特征。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的提取孔特征边界是通过偏置边界得到压紧凸台边界；提取HoleList中孔特征的边界，对边界进行偏置，偏置距离为用户设置的压紧凸台与孔的间距；完成偏置后的曲线集合作为压紧凸台的边界。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是采用专用工装与通用工装确定压紧孔的位置，得到压紧孔锪窝轮廓与压紧孔轮廓；

专用工装确定压紧孔位置的方法为：

根据已经得到的压紧凸台的边界，边界围成一个封闭平面图形，通过计算估计出该几何图形的几何重心，以该几何重心作为圆心做一个圆O_h(w)，其直径值等于压紧孔锪窝的直径D₁，O_h(w)作为压紧孔锪窝的轮廓；

获取构成压紧凸台边界的曲线，通过拟合得到压紧凸台边界曲线的参数方程B_i(u)，i≤n,i表示第i段曲线，n表示共有n条曲线段；创建压紧凸台轮廓B_i(u)到压紧孔锪窝的轮廓O_h(w)的距离函数，得到下式：

$D(u,w)=\sqrt{{(x\left(u\right)-x\left(w\right))}^2+{(y\left(u\right)-y\left(w\right))}^2}$

B_i(u_j)与O_h(w_k)分别代表B_i(u)与O_h(w)上的点，如果B_i(u_j)与O_h(w_k)之间的最短距离小于压紧孔锪窝到压紧凸台边界的最小距离，即D(u,w)_min＜d_1min，说明该孔特征不满足设置压紧凸台的条件，将该孔特征从HoleList中剔除，删除生成的压紧孔锪窝边界、压紧凸台边界；

通用工装确定压紧孔位置的方法为：采用孔系通用工装，根据零件在通用孔系工装上的摆放位置来考虑压紧孔位置的安排；压紧孔的轴线应与孔系工装中的螺钉孔轴线相重合，孔特征中可能包含有一个或多个螺钉孔，下面分别说明：

a)包含一个螺钉孔。取螺钉孔轴线与腹板面交点作为压紧孔的圆心，其直径值等于压紧孔锪窝的直径D₁，该圆作为压紧孔锪窝的轮廓；下面就是判断压紧孔锪窝的轮廓与压紧凸台轮廓距离是否符合要求，过程与专用工装情况类似；

b)包含多个螺钉孔；取螺钉孔轴线与腹板面交点，存入点集PointList；取点P_i，i≤n，n为点集个数，以点P_i作为圆心做一个圆O_h(w)，其直径值等于压紧孔锪窝的直径D₁，该圆作为压紧孔锪窝的轮廓；下面就是判断压紧孔锪窝轮廓与压紧凸台轮廓的距离大小，过程与专用工装情况类似；遍历点集中的所有点重复上述过程，只保留压紧孔锪窝轮廓与压紧凸台轮廓距离满足要求的点，此时点集为PointList’，若点集中点的个数为零则说明该孔特征无法放置压紧孔；若点集PointList’中个数非零，则取点P₀，点P₀为压紧凸台轮廓的几何中心，求得点集中点P_i与P₀的距离：

$D_i=\sqrt{{(x_0-x_i)}^2-{(y_0-y_i)}^2},i\≤k$

其中k为点集PointList’中点的总个数。取D_m=Min(D_i)，此时点P_m即为压紧孔锪窝轮廓圆心，之前以P_m为圆心创建的圆即为压紧孔锪窝的轮廓。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是生成内部压紧凸台的方法为：

1)首先计算凸台高度参数；在获得压紧凸台轮廓以及压紧孔轮廓之后，还需要凸台高度的参数才能创建压紧凸台；计算压紧凸台高度参数的具体方法为：

a)得到孔特征顶面S_T的法向N₀，从槽特征列表中得到所有槽顶面，取面S_i，获得其法向N_i，若N_i=N₀则说明孔顶面与该槽顶面同向，存入SurfaceList1中，反之存入SurfaceList2中；

b)在SurfaceList1中取面S_i，i≤n，n为SurfaceList1中槽顶面的总个数求得S_T与S_i之间的距离：

D_i=Dis(S_T,S_i),i≤n

取D_j=Max(D_i)，此时面S_j距离S_T最远；

c)在SurfaceList2中重复步骤(b)，得到面S_k距离S_T最远，距离记为D_k；

则可以得到压紧凸台高度H：

H=D_j+D_k+B

其中B为孔特征所在槽的槽腹板厚度。

2)在获得凸台高度参数之后，通过拉伸与凹槽操作即可得到压紧凸台三维实体模型。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的生成搭边的方法为：

首先创建搭边基准线，不同类型的孔特征生成基准线的方法也有区别，将孔特征分为圆孔特征与非圆孔特征来说明生成基准线的具体方法：

1)圆孔特征；过压紧孔轮廓圆心O做三条直线AB、CD、EF，分别与孔特征轮廓交于A、B、C、D、E、F六点，添加角度约束使AOC=COE=EOA=120°，射线OA、OC与OE即为搭边基准线；

2)非圆孔特征；过压紧孔轮廓圆心O做一条直线AB，与孔特征轮廓交于A、B两点，得到AB之间的D₀，将直线AB绕点O做顺时针旋转，角度为1°，分别于孔特征轮廓交于A’、B’，得到A’B’之间的距离D₁，比较D₀与D₁，取最短的距离，这样循环完360°之后得到一条过点O且交点之间距离最短的直线，记为CD，过圆心O做一条垂直于CD的直线EF，与孔特征轮廓交于E、F，射线OC、OD、OE与OF即为搭边基准线；

在获得搭边基准线之后，按以下步骤创建搭边轮廓：

将搭边基准线分别向两侧进行偏置，偏置距离为搭边宽度w的一半，将孔特征轮廓向材料侧进行偏置，偏置距离即为搭边延伸长度l，这样偏置的搭边基准线、偏置的孔特征轮廓线以及压紧凸台轮廓线就组成了一个封闭轮廓，该轮廓即为搭边轮廓；

在获得搭边轮廓之后对其进行拉伸操作，高度为搭边高度设定值；最后得到搭边的三维模型。

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