CN104951595A - 一种蒙皮零件工艺耳片建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于工艺耳片制造技术领域，提供了一种蒙皮零件工艺耳片建模方法，对单曲度或双曲度的蒙皮零件，首先根据提取的蒙皮外形面对其按曲率进行外插延伸，得到外形延展面，根据零件设计模型基准面，通过一定的几何步骤得到耳片沿零件外形面一侧所在面片的四个端点，再经过同样的原理得到沿零件内形面一侧所在耳片面片的四个端点之后，分别依次按顺序连接对应的四组端点，即可得到耳片的基本外形轮廓，在CAD软件环境下，以包络体的形式创建耳片实体。他能够保证所建耳片实体与零件几何体间无缝接合，确保耳片创建的准确度。

Description

一种蒙皮零件工艺耳片建模方法

技术领域

本发明涉及一种蒙皮零件工艺耳片建模方法，属于飞机制造技术领域。

背景技术

蒙皮零件是构成飞机气动外形的壁板件和内部结构框架的包皮。蒙皮承受空气动力作用后将作用力传递到相连的机身机翼骨架上，受力复杂，加之蒙皮直接与外界接触，所以不仅要求蒙皮材料强度高、塑性好，还要求表面光滑，有较高的抗蚀能力。目前，所生产的蒙皮零件大多为单曲度或双曲度的蒙皮零件，成形过程中对各类结构要素建模的准确性要求也较高，工艺耳片就属于其中的一类典型结构要素。

蒙皮零件制造过程中，为满足工艺要求需添加各类结构要素，为满足定位与夹持的需要，通常在零件基体添加工艺耳片。蒙皮零件加工制造时所需工艺耳片的类型主要有：K孔耳片、吊装耳片、氧化耳片和装配吊装耳片等。耳片的结构尺寸依据零件的整体结构尺寸而浮动，一般多添加在拉伸成形或是滚弯成形的蒙皮零件上。通常情况下每块化铣样板在外缘线之外需留有两个以上的耳片，耳片一般位于样板长方向的两端。针对蒙皮零件工艺耳片，不同的建模方法各有优缺。

发明内容

本发明的是提出一种蒙皮零件工艺耳片建模方法，根据蒙皮零件结构特点，通常为单曲度或双曲度的零件，以此种包络体的形式创建工艺耳片的方法，能够保证所建耳片实体与零件几何体间无缝接合，确保耳片创建的准确度。

本发明采用了下述技术方案：一种蒙皮零件工艺耳片建模方法，其特征在于对单曲度或双曲度的蒙皮零件，其工艺耳片的建模过程为：首先根据提取的蒙皮外形面对其按曲率进行外插延伸，得到外形延展面，以零件设计模型给定的外部参考长桁轴线或基准面为基准，通过一定的几何步骤得到耳片沿零件外形面一侧所在面片的四个端点，再经过同样的原理得到沿零件内形面一侧所在耳片面片的四个端点之后，分别依次按顺序连接对应的四组端点，即可得到耳片的基本外形轮廓，在CAD软件环境下，以包络体的形式创建出所规定尺寸的耳片实体。

该方法具体包括以下步骤：

步骤1：根据蒙皮数模的特点，分别提取零件外形面                                                和外形面与耳片搭接一侧的边界曲线，按照外形面曲率的走势对其按曲率进行延伸，得到外形延展面，记为，沿着外形面两个方向的曲率走势，分别设定沿和垂直于方向的方向向量为、，作为创建耳片外形轮廓的参考方向，此时延伸的长度即为所建耳片沿方向的长度尺寸；

步骤2：按照设计模型给定的长桁轴线集, 记为或基准面集, 记为为依据，确定耳片与零件基体外形面搭接边的中心点集，记为，以及耳片在外形延展面平行于搭接边边界上的交点集；

步骤3：以交线为参考，沿方向分别于两侧作平行于交线的直线，可得到、，作直线、分别与、相交得到两组交点，分别记作、与、，此时交点与、或与之间的距离即为耳片沿方向的长度尺寸；

步骤4：根据上述步骤得到耳片沿外形面方向上的外侧面片轮廓后，提取此面片所有边界轮廓线，分别记为、、、，以这四条边界为基准对外形延展面进行切割，得到耳片沿外形面方向上的外侧面片，记为；

步骤5：对零件模型提取内形面，同样按照上述原理创建得到耳片沿内形面方向上的内侧面片，记为；

步骤6：分别按顺序依次连接上述方式创建得到的四组点，即、、、，在完成以上步骤后，得到耳片外形的基本轮廓，记为B；

步骤7：利用CAD软件（如CATIA V5）功能，通过桥接或者填充命令，分别将连接的四组端点所组成的外形轮廓进行填充，创建生成其余的耳片面片、、、；

步骤8：利用CAD软件（如CATIA V5）功能，通过封闭曲面命令，将创建生成的所有耳片面片、、、、、以包络体形式进行封闭，最终创建得到工艺耳片实体Q；

步骤9：对所创建得到的工艺耳片实体Q，在实体上进行定位孔等相关的开孔操作，以初始创建的交线为耳片沿方向的孔位基准，通过交点与之间的距离计算出孔心位置后，过交线作垂直于的直线相交于交点O,得到耳片沿方向上的孔位基准（通常中心处为基准），这些所有的交线组成了耳片上定位孔的孔心点集，记为，通过CAD软件（如CATIA V5）功能中的开孔命令，创建得到耳片实体上的相关定位孔H，完成工艺耳片实体的完整建模。

本发明的有益效果：对单曲度或双曲度的蒙皮零件，以包络体的形式进行工艺耳片建模，所建耳片实体与零件几何体间无缝接合及曲率连续，保证耳片创建的准确度，从而满足零件制造过程中定位与夹持的需求。能够快速准确的建立蒙皮零件的工艺耳片，保证了耳片实体与零件几何体间的无缝接合，直接用于生产，保证了蒙皮零件耳片的加工准确性。

附图说明

图1蒙皮零件模型A。

图2 创建耳片沿方向的长度尺寸。

图3设计模型A的耳片创建位置基准。

图4和图5分别以基准面和长桁轴线为参考创建耳片中心位置基准。

图6创建耳片沿方向的长度尺寸。

图7构建耳片沿外形面方向上的外侧面片记为。

图8构建耳片沿内形面方向上的内侧面片记为 。

图9构建耳片外形的基本轮廓B 。

图10创建耳片其余各面片。

图11创建工艺耳片实体Q。

图12创建耳片实体上的定位孔H。

具体实施方式

以图1所示的蒙皮零件模型为例，结合附图，说明一种蒙皮零件工艺耳片建模方法的具体实施过程。

步骤1：根据蒙皮数模A的特点，分别提取零件外形面和外形面与耳片搭接一侧的边界曲线，按照外形面曲率的走势对其按曲率进行延伸，得到外形延展面，记为，沿着外形面两个方向的曲率走势，分别设定沿和垂直于方向的方向向量为、，作为创建耳片外形轮廓的参考方向，此时延伸的长度即为所建耳片沿方向的长度尺寸，如图2所示。

步骤2：按照设计模型给定的长桁轴线集, 记为或基准面集, 记为为依据，确定耳片与零件基体外形面搭接边的中心点集，记为，以及耳片在外形延展面平行于搭接边边界上的交点集， ，以模型A的任一基准面或任一长桁轴线为例，如图3所示，分别进行说明：

步骤a：若以任一基准面为参考进行创建，则在模型结构树上查找到此基准面后，使此基准面与所提取的零件外形面垂直相交，得到交线，记为，提取延展面沿方向上的边界曲线，分别作此交线与、相交点，得到耳片与零件基体外形面搭接边的中心点 (取)，以及与交点 (取)，如图4所示。

步骤b：若以任一长桁轴线为参考进行创建，则在模型结构树上查找到此长桁轴线后，将此长桁轴线沿零件外形面的法线方向与其相交，可得到交线，提取延展面沿方向上的边界曲线，分别作此交线与、相交点，得到耳片与零件基体外形面搭接边的中心点 (取)，以及与交点(取)，如图5所示。

步骤3：以交线为参考，沿方向分别于两侧作平行于交线的直线，可得到、，作直线、分别与、相交得到两组交点，分别记作、与、，此时交点与（或与）之间的距离即为耳片沿方向的长度尺寸，如图6所示。

步骤4：根据上述步骤得到耳片沿外形面方向上的外侧面片轮廓后，提取此面片所有边界轮廓线，分别记为、、、，以这四条边界为基准对外形延展面进行切割，得到耳片沿外形面方向上的外侧面片，记为，如图7所示。

步骤5：对零件模型提取内形面，同样按照上述原理创建得到耳片沿内形面方向上的内侧面片，记为，如图8所示。

步骤6：分别按顺序依次连接上述方式创建得到的四组点，即、、、，在完成以上步骤后，得到耳片外形的基本轮廓，记为B，如图9所示。

步骤7：利用CAD软件（如CATIA V5）功能，通过桥接或者填充命令，分别将连接的四组端点所组成的外形轮廓进行填充，创建生成其余的耳片面片、、、，如图10所示。

步骤8：利用CAD软件（如CATIA V5）功能，通过封闭曲面命令，将创建生成的所有耳片面片、、、、、以包络体形式进行封闭，最终创建得到工艺耳片实体Q，如图11所示。

步骤9：对所创建得到的工艺耳片实体Q，在实体上进行定位孔等相关的开孔操作，以初始创建的交线为耳片沿方向的孔位基准，通过交点与之间的距离计算出孔心位置后，过交线作垂直于的直线相交于交点O,得到耳片沿方向上的孔位基准（通常中心处为基准），这些所有的交线组成了耳片上定位孔的孔心点集，记为，通过CAD软件（如CATIA V5）功能中的开孔命令，创建得到耳片实体上的相关定位孔H，完成工艺耳片实体的完整建模，如图12所示。

附表

Claims (2)

1.一种蒙皮零件工艺耳片建模方法，其特征在于对单曲度或双曲度的蒙皮零件，其工艺耳片的建模过程为：首先根据提取的蒙皮外形面对其按曲率进行外插延伸，得到外形延展面，以零件设计模型给定的外部参考长桁轴线或基准面为基准，通过一定的几何步骤得到耳片沿零件外形面一侧所在面片的四个端点，再经过同样的原理得到沿零件内形面一侧所在耳片面片的四个端点之后，分别依次按顺序连接对应的四组端点，即可得到耳片的基本外形轮廓，在CAD软件环境下，以包络体的形式创建出所规定尺寸的耳片实体。

2.根据权利要求1所述的一种蒙皮零件工艺耳片建模方法，其特征在于具体包括以下步骤： 

步骤1：根据蒙皮数模的特点，分别提取零件外形面                                               和外形面与耳片搭接一侧的边界曲线，按照外形面曲率的走势对其按曲率进行延伸，得到外形延展面，记为，沿着外形面两个方向的曲率走势，分别设定沿和垂直于方向的方向向量为、，作为创建耳片外形轮廓的参考方向，此时延伸的长度即为所建耳片沿方向的长度尺寸；

步骤2：按照设计模型给定的长桁轴线集, 记为或基准面集, 记为为依据，确定耳片与零件基体外形面搭接边的中心点集，记为，以及耳片在外形延展面平行于搭接边边界上的交点集；

步骤3：以交线为参考，沿方向分别于两侧作平行于交线的直线，可得到、，作直线、分别与、相交得到两组交点，分别记作、与、，此时交点与、或与之间的距离即为耳片沿方向的长度尺寸；

步骤4：根据上述步骤得到耳片沿外形面方向上的外侧面片轮廓后，提取此面片所有边界轮廓线，分别记为、、、，以这四条边界为基准对外形延展面进行切割，得到耳片沿外形面方向上的外侧面片，记为；

步骤5：对零件模型提取内形面，同样按照上述原理创建得到耳片沿内形面方向上的内侧面片，记为；

步骤6：分别按顺序依次连接上述方式创建得到的四组点，即、、、，在完成以上步骤后，得到耳片外形的基本轮廓，记为B；

步骤7：利用CAD软件功能，通过桥接或者填充命令，分别将连接的四组端点所组成的外形轮廓进行填充，创建生成其余的耳片面片、、、；

步骤8：利用CAD软件功能，通过封闭曲面命令，将创建生成的所有耳片面片、、、、、以包络体形式进行封闭，最终创建得到工艺耳片实体Q；

步骤9：对所创建得到的工艺耳片实体Q，在实体上进行开孔操作，以初始创建的交线为耳片沿方向的孔位基准，通过交点与之间的距离计算出孔心位置后，过交线作垂直于的直线相交于交点O,得到耳片沿方向上的孔位基准，这些所有的交线组成了耳片上定位孔的孔心点集，记为，通过CAD软件功能中的开孔命令，创建得到耳片实体上的相关定位孔H，完成工艺耳片实体的完整建模。