CN111983974B - 用于生成斜率同步刀具路径的计算机实现的方法和系统 - Google Patents

用于生成斜率同步刀具路径的计算机实现的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本公开涉及用于生成斜率同步刀具路径的计算机实现的方法和系统。该方法包括利用计算机和斜率同步刀具路径应用程序来执行斜率同步刀具路径应用程序执行。斜率同步刀具路径应用程序执行包括：沿着Z轴定义与轮廓零件的表面相交的等距隔开的Z值；为Z值确定斜率因子，以定义Z值和对应的斜率因子值的阵列；以及设置当前Z坐标，并迭代地计算步距；将当前Z坐标递减所计算的步距；以及确定表面与水平面在当前Z坐标处的交点，以产生轮廓刀具路径环。该方法包括将输出文件发送到数控ISF机器，以渐进地成形轮廓零件。

Description

用于生成斜率同步刀具路径的计算机实现的方法和系统
技术领域
本公开总体上涉及用于使用板材渐进成形(incremental sheet forming，ISF)过程来制造零件的方法和系统，并且更具体地，涉及用于通过生成用于板材渐进成形过程的斜率同步刀具路径(slope synchronized tool paths)来制造轮廓零件(诸如飞机轮廓零件)的方法和系统。
背景技术
诸如板材渐进成形(ISF)的零件成形过程可以用于制造用于车辆(诸如飞机)的零件，诸如轮廓零件，包括新零件、替换零件和备用零件。ISF是金属板材成形过程，该过程使用成形刀具沿着预定的刀具路径使金属板材变形，以使金属板材具有期望的形状，诸如三维形状。ISF刀具可以与计算机数控(CNC)机器或另一合适的机器或系统一起使用，以将金属板材成形为零件期望的形状。
通常通过在Z级刀具路径之间使用固定或恒定的距离来实现ISF。这种方法可能适用于固定或恒定的壁角零件，但是当同一零件上的壁角不同时，可能会导致不均匀的跨步。例如，固定或恒定的步距对于陡峭的斜率可能太大，或者对于较浅的斜率可能太小，并且这可能导致具有表面缺陷(诸如隆起或瑕疵)的成形零件。这可能进而需要额外的表面处理过程以去除或减少表面缺陷。这种额外的表面处理过程可能会增加零件制造的总时间和费用，或者可能导致不符合设计规格的零件。
另外，ISF可以使用已知的CAM(计算机辅助制造)软件进行零件成形。这种已知的CAM软件允许基于加工过程的刀具路径特征和刀具，在加工过程中，去除材料以从固体材料块中雕刻出零件。然而，这样的刀具路径特征和刀具不允许与Z级(轮廓型)刀具路径相结合的壁角敏感的步距。
因此，在本领域中需要用于生成用于零件的零件成形制造(诸如板材渐进成形(ISF)制造)的刀具路径的方法和系统，其导致具有减少的表面缺陷、改善的形状清晰度、改善的质量、减少对额外的表面处理过程的需求的成形零件，并且提供优于已知的方法和系统的显著优点。
发明内容
本公开的示例实施方式提供了用于生成用于轮廓零件的零件成形制造(诸如板材渐进成形(ISF)制造)的刀具路径(诸如斜率同步刀具路径)的方法和系统。如以下详细描述中所讨论的，方法和系统的版本可以提供优于现有方法和系统的显著优点。
在一个示例性版本中，提供了计算机实现的方法，用于生成用于轮廓零件的板材渐进成形(ISF)的一系列斜率同步刀具路径。该计算机实现的方法包括以下步骤：提供计算机系统，该计算机系统包括具有处理器装置的计算机，并且包括分别由计算机可读软件程序实现并且分别由计算机执行的建模应用程序和斜率同步刀具路径应用程序。
该计算机实现的方法还包括以下步骤：利用计算机和斜率同步刀具路径应用程序执行斜率同步刀具路径应用程序执行。斜率同步刀具路径应用程序执行包括以下子步骤：沿着Z轴定义多个等距隔开的Z值，其中，多个等距隔开的Z值中的每一个与近似于轮廓零件的三维几何形状的表面相交。斜率同步刀具路径应用程序执行还包括以下子步骤：基于与多个等距隔开的Z值中的每一个相交的表面的法向量的最大Z轴分量，为多个等距隔开的Z值中的每一个确定斜率因子，以定义Z值和对应于Z值的斜率因子值的阵列。斜率同步刀具路径应用程序执行还包括以下子步骤：将对应于表面的开始部分的初始Z坐标设置为当前Z坐标。
斜率同步刀具路径应用程序执行还包括以下子步骤：然后迭代地将步距计算为最小步距和最大步距减去最小步距的百分比的和，以获得所计算的步距，该百分比基于用于当前Z坐标的当前斜率因子，该当前斜率因子是基于Z值和对应于Z值的斜率因子值的阵列来计算的；将当前Z坐标递减所计算的步距；以及确定表面与水平面在当前Z坐标处的交点，以在水平面中定义分析曲线的集合，以产生用于当前Z坐标的轮廓刀具路径环，其中，斜率同步刀具路径应用程序创建多个轮廓刀具路径环，每个轮廓刀具路径环分别由斜率同步步距隔开，以获得一系列斜率同步刀具路径。
该计算机实现的方法还包括以下步骤：使用计算机将输出文件发送到数控板材渐进成形(ISF)机器，这使数控板材渐进成形(ISF)机器沿着包括由斜率同步步距隔开的多个轮廓刀具路径环的一系列斜率同步刀具路径引导板材渐进成形(ISF)刀具，以渐进地成形轮廓零件。
在另一版本中，提供了计算机实现的方法，用于生成用于飞机轮廓零件的板材渐进成形(ISF)的一系列斜率同步刀具路径。该计算机实现的方法包括以下步骤：提供计算机系统，该计算机系统包括具有处理器装置的计算机，并且包括分别由计算机可读软件程序实现并且分别由计算机执行的建模应用程序和斜率同步刀具路径应用程序。
该计算机实现的方法还包括以下步骤：利用计算机和建模应用程序执行飞机轮廓零件的三维几何形状的表面离散化，以产生近似于飞机轮廓零件的三维几何形状的多边形的表面网格。该计算机实现的方法还包括以下步骤：利用计算机和斜率同步刀具路径应用程序执行斜率同步刀具路径应用程序执行。
斜率同步刀具路径应用程序执行包括以下子步骤：沿着Z轴定义在多个Z值处等距隔开的多个水平面，其中，多个水平面中的每一个与近似于飞机轮廓零件的三维几何形状的多边形的表面网格相交。斜率同步刀具路径应用程序执行还包括以下子步骤：基于与多个水平面中的每一个相交的每个多边形的法向量的最大Z轴分量，为多个水平面中的每一个确定斜率因子，以定义Z值和对应于Z值的斜率因子值的查找表。斜率同步刀具路径应用程序执行还包括以下子步骤：将对应于表面网格的开始部分的初始Z坐标设置为当前Z坐标。
斜率同步刀具路径应用程序执行还包括以下子步骤：然后迭代地将步距计算为最小步距和最大步距减去最小步距的百分比的和，以获得所计算的步距。该百分比基于用于当前Z坐标的当前斜率因子，该当前斜率因子是基于Z值和对应于Z值的斜率因子值的查找表来计算的；将当前Z坐标递减所计算的步距；以及确定表面网格与所选水平面在当前Z坐标处的交点，以在所选水平面中定义向量的集合，并以从头到尾的布置对向量的集合进行排序，以产生用于当前Z坐标的轮廓刀具路径环，其中，斜率同步刀具路径应用程序创建多个轮廓刀具路径环，每个轮廓刀具路径环分别由斜率同步步距隔开，以获得一系列斜率同步刀具路径。
该计算机实现的方法还包括以下步骤：使用计算机将输出文件发送到数控板材渐进成形(ISF)机器，这使数控板材渐进成形(ISF)机器沿着包括由斜率同步步距隔开的多个轮廓刀具路径环的一系列斜率同步刀具路径引导板材渐进成形(ISF)刀具，以渐进地成形飞机轮廓零件。
在另一版本中，提供了计算机实现的系统，用于生成用于轮廓零件的板材渐进成形(ISF)的一系列斜率同步刀具路径。该计算机实现的系统包括计算机，该计算机具有处理器装置和由第一计算机可读软件程序实现并且由计算机执行的建模应用程序。该建模应用程序适于执行轮廓零件的三维几何形状的表面离散化，以产生近似于轮廓零件的三维几何形状的多边形的表面网格。
该计算机实现的系统还包括由第二计算机可读软件程序实现并且由计算机执行的斜率同步刀具路径应用程序。斜率同步刀具路径应用程序适于沿着Z轴定义多个等距隔开的Z值，其中，多个等距隔开的Z值中的每一个与近似于轮廓零件的三维几何形状的多边形的表面网格相交。斜率同步刀具路径应用程序还适于基于与多个等距隔开的Z值中的每一个相交的每个多边形的法向量的最大Z轴分量，为多个等距隔开的Z值中的每一个确定斜率因子，以定义Z值和对应于Z值的斜率因子值的阵列。斜率同步刀具路径应用程序还适于将对应于表面网格的开始部分的初始Z坐标设置为当前Z坐标。
斜率同步刀具路径应用程序然后适于迭代地将步距计算为最小步距和最大步距减去最小步距的百分比的和，以获得所计算的步距，该百分比基于用于当前Z坐标的当前斜率因子，该当前斜率因子是基于Z值和对应于Z值的斜率因子值的阵列来计算的；将当前Z坐标递减所计算的步距；以及确定表面网格与水平面在当前Z坐标处的交点，以在水平面中定义向量的集合，以产生用于当前Z坐标的轮廓刀具路径环。斜率同步刀具路径应用程序创建多个轮廓刀具路径环，每个轮廓刀具路径环分别由斜率同步步距隔开，以获得一系列斜率同步刀具路径。
计算机将输出文件发送到数控板材渐进成形(ISF)机器。这使数控板材渐进成形(ISF)机器沿着包括由斜率同步步距隔开的多个轮廓刀具路径环的一系列斜率同步刀具路径引导板材渐进成形刀具，以渐进地成形轮廓零件。
已经讨论的特征、功能和优点可以在本公开的各种版本中独立地实现，或者可以在其他实施方式中组合，其进一步的细节可以参考以下说明书和附图看到。
附图说明
参考以下结合附图的详细描述，可以更好地理解本公开，附图示出了优选和示例性版本，但是不必按比例绘制，其中：
图1A是示出本公开的计算机实现的方法的示例性版本的流程图的示图；
图1B是示出本公开的计算机实现的方法的另一示例性版本的流程图的示图；
图2A是示出本公开的示例性计算机实现的系统的功能框图的示图；
图2B是示出可以与本公开的计算机实现的方法和计算机实现的系统一起使用的示例性计算机系统的功能框图的示图；
图3是零件的模型和偏移表面的底部透视图的示图；
图4是零件的模型的表面网格的顶部透视图的示图；
图5A是用于第一轮廓零件的已知恒定步距刀具路径的等距视图的示图；
图5B是用于第一轮廓零件的本公开的斜率同步刀具路径的等距视图的示图；
图6A是图5A的已知恒定步距刀具路径的俯视图的示图；
图6B是图5B的斜率同步刀具路径的俯视图的示图；
图7A是图6A的已知恒定步距刀具路径的放大部分的俯视图的示图；
图7B是图6B的斜率同步刀具路径的放大部分的俯视图的示图；
图8A是图5A的已知恒定步距刀具路径的正视图的示图；
图8B是图5B的斜率同步刀具路径的正视图的示图；
图9A是用于第二轮廓零件的已知恒定步距刀具路径的等距视图的示图；
图9B是用于第二轮廓零件的本公开的斜率同步刀具路径的等距视图的示图；
图10A是用于第三轮廓零件的已知恒定步距刀具路径的等距视图的示图；
图10B是用于第三轮廓零件的本公开的斜率同步刀具路径的等距视图的示图；
图11A是用于第四轮廓零件的已知恒定步距刀具路径的等距视图的示图；
图11B是用于第四轮廓零件的本公开的斜率同步刀具路径的等距视图的示图；
图12是可以与本公开的计算机实现的方法和计算机实现的系统一起使用的示例性板材渐进成形(ISF)刀具的正视图的示图；
图13是具有板材渐进成形(ISF)刀具的示例性数控板材渐进成形(ISF)机器的局部透视图的示图，该板材渐进成形(ISF)刀具成形使用本公开的计算机实现的方法和计算机实现的系统中的一个成形的轮廓零件；
图14是结合使用本公开的计算机实现的方法和计算机实现的系统中的一个成形的轮廓零件的飞行器的透视图的示图；
图15是飞机制造和保养方法的版本的流程图；以及
图16是飞机的版本的功能框图的示图；
本公开所示的附图表示所呈现的版本的各个方面，并且将仅详细讨论差异。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述所公开的版本或示例，在附图中示出了一些而非全部公开的版本。实际上，可以提供几个不同的版本，并且不应将其解释为限于本文阐述的版本。相对照地，提供这些版本使得本公开将是透彻的并且将本公开的范围充分传达给本领域技术人员。
现在参考附图，图1A是示出具有方法步骤12至30的本公开的计算机实现的方法10的示例性版本的流程图的示图。在本公开的一个版本中，如图1A所示，提供了计算机实现的方法10，用于生成用于轮廓零件36(参见图2A)的板材渐进成形(ISF)34(参见图2A)的一系列斜率同步刀具路径32(参见图2A)。
图1B是示出具有方法步骤42至58的本公开的另一计算机实现的方法40的示例性版本的流程图的示图。在本公开的另一版本中，如图1B所示，提供了计算机实现的方法40，用于生成用于飞机轮廓零件38(参见图2A)的ISF 34(参见图2A)的一系列斜率同步刀具路径32(参见图2A)。
图1A至图1B中的框表示操作和/或其部分或元件，并且连接各个框的线并不暗示该操作或其部分或元件的任何特定顺序或依赖性。图1A至图1B和本文分别阐述的计算机实现的方法10和计算机实现的方法40的步骤的公开不应被解释为必须确定要执行步骤的顺序。相对照地，尽管指示了一种说明性顺序，但是应当理解，当适当时可以修改步骤的顺序。因此，可以以不同的顺序或同时执行某些操作。
如分别与图1A至图1B的计算机实现的方法10和计算机实现的方法40所讨论的，图2A是示出本公开的示例性计算机实现的系统60的功能框图的示图，而图2B是示出可以与本公开的计算机实现的方法10、计算机实现的方法40和计算机实现的系统60一起使用的示例性计算机系统62的功能框图的示图。在本公开的另一版本中，如图2A所示，提供了计算机实现的系统60，用于生成用于轮廓零件36(诸如飞机轮廓零件38)的ISF 34的一系列斜率同步刀具路径32。
如图1A所示，计算机实现的方法10包括以下步骤：提供12计算机系统62(参见图2A至图2B)。如图2A至图2B所示，计算机系统62包括具有一个或多个处理器装置66的一个或多个计算机64。计算机(参见图2A至图2B)还包括操作系统68(参见图2B)。
如图2A至图2B所示，计算机系统62还包括由诸如第一计算机可读软件程序72a(参见图2B)的计算机可读软件程序72(参见图2B)实现并且由计算机64执行的建模应用程序70，以执行建模应用程序执行71(参见图2A)。用于实现建模应用程序70的计算机可读软件程序72(参见图2B)(诸如第一计算机可读软件程序72a)可以包括计算机辅助设计(CAD)程序、计算机辅助制造(CAM)程序、计算机辅助工程(CAE)程序、刀具路径制造工作台程序或另一合适的计算机可读软件程序72或其组合。
建模应用程序70适于执行和执行零件35(参见图2A、图3、图4)(诸如轮廓零件36(参见图2A、图3、图4))的模型79(参见图3、图4)的三维几何形状78(参见图3、图4)的表面离散化74(参见图2A)，例如表面细分76(参见图2A、图4)，也称为表面网格82(参见图2A、图4)，以产生表面80(参见图2A、图3、图4)。表面80可以包括近似于或表示轮廓零件36(参见图2A)的模型79(参见图3、图4)的三维几何形状78(参见图3、图4)的多个多边形84(参见图2A、图4)或多边形84(参见图2A、图4)的集合的表面网格82(参见图2A、图4)。如图2A所示，多个多边形84或多边形84的集合可以包括近似于或表示轮廓零件36的三维几何形状78的三角形84a、四边形84b、五边形84c、六边形84d、另一合适的多边形84或多边形形状，或两个或多个多边形84的组合中的一个或多个。诸如表面网格82形式的表面80具有末端86(参见图4)，诸如开始部分88a(参见图4)，例如表面80的最顶部部分或另一部分，以及结束部分88b(参见图4)，例如表面80的最底部部分或另一部分。建模应用程序70可以生成或适于或被配置为生成与零件35(参见图3)(诸如轮廓零件36(参见图3))的模型79(参见图3)的三维几何形状78(参见图3)的表面80(参见图3)(诸如表面网格82)间隔恒定的偏移距离92(参见图3)的偏移表面90(参见图3)。ISF 34(参见图2A)可以使用具有板材渐进成形(ISF)刀具96(参见图12至图13)的数控板材渐进成形(ISF)机器94(参见图2A)或具有板材渐进成形(ISF)刀具尖端98(参见图12)的ISF触针。如图12所示，ISF刀具尖端98具有板材渐进成形(ISF)刀具尖端半径100。可以生成偏移表面90(参见图3)以考虑ISF刀具尖端半径100(参见图12)，并考虑用于数控ISF机器94的坯料板材(诸如坯料金属板材)的坯料板材厚度93(参见图2A)，并且可以成形偏移表面90以形成刀具路径102(参见图2A、图13)。如这里所使用的，“刀具路径”是指诸如ISF刀具96(参见图12)的刀具或成形刀具触针必须遵循以成形设计零件的路径或几何形状。
偏移表面90(参见图3)是从零件35(参见图3)(诸如轮廓零件36(参见图3))的表面80(参见图3)生成的。计算偏移表面90，使得其与表面80保持恒定的偏移距离92(参见图3)。刀具路径102(参见图2A、图13)是从偏移表面90生成的。
如图1A所示，计算机实现的方法10还包括以下步骤：利用计算机64和斜率同步刀具路径应用程序110(参见图2A至图2B)执行14斜率同步刀具路径应用程序执行112(参见图2A)。斜率同步刀具路径应用程序110由诸如第二计算机可读软件程序72b(参见图2B)的计算机可读软件程序72(参见图2B)实现并且由计算机64执行。斜率同步刀具路径应用程序110执行并且适于执行斜率同步刀具路径应用程序执行112。
如图1A所示，斜率同步刀具路径应用程序执行112包括以下子步骤：沿着Z轴116定义16等距隔开的多个Z值114，例如，多个等距隔开的Z值114a。多个等距隔开的Z值114a中的每一个与近似于或表示轮廓零件36的三维几何形状78的表面80(诸如表面网格82)相交。在一个版本中，多个等距隔开的Z值114a可以包括多个水平面118，诸如多个水平平面120或x-y平面。Z轴116具有最小Z轴分量126a(参见图2A)和最大Z轴分量126b(参见图2A)。
如图1A所示，斜率同步刀具路径应用程序执行112还包括以下子步骤：基于与多个等距隔开的Z值114a中的每一个相交的表面80的法向量128(参见图2A)的最大Z轴分量126b(参见图2A)，为多个等距隔开的Z值114a中的每一个确定18斜率因子122(参见图2A)，以定义Z值114和对应于Z值114的斜率因子值124的阵列130或函数132。Z值114和对应于Z值114的斜率因子值124(即对应的斜率因子值124a(参见图2A))被定义并存储在阵列130或函数132中。阵列130可以包括由Z值114和对应的斜率因子值124a组成的查找表134。如这里所使用的，“法向量”是指平面多边形的任意两(2)个边的归一化叉积。
如本文所使用的，术语“阵列”是指类似对象的系统布置，诸如通常在行和/或列中的值，并且如本文所公开的，包括Z值114和分别对应于Z值的斜率因子值124。
如本文所使用的，术语“查找表”是指可以存储多个键值对的阵列。通过在表中搜索特定键并检索与该键相关联的值(如果该键已存储在表中)来使用查找表。可以在编写软件程序时手动填充查找表，或者软件程序可以在计算值时利用值填充表。当以后需要这些值时，软件程序可以查找它们，从而节省计算机和处理资源。
如本文所使用的，术语“函数”是指与集合X的每个元素、集合Y的单个元素相关联的过程。
如图2A所示，斜率同步刀具路径应用程序执行112还包括以下子步骤：将Z坐标136(参见图2A)(诸如对应于表面80(参见图2A、图4)(诸如表面网格82(参见图2A、图4))的开始部分88a(参见图4)的初始Z坐标136a(参见图2A))设置20为当前Z坐标136b(参见图2A)。Z值114被重置为诸如表面网格82或诸如偏移表面90(参见图3)的表面80的最大Z坐标136c(参见图2A)。
如图2A所示，斜率同步刀具路径应用程序执行112然后在迭代环138(参见图2A)中迭代地包括以下步骤：将步距140(参见图2A)计算22为最小步距144和最大步距142(参见图2A)减去最小步距144的百分比142a(参见图2A)(即最大步距142与最小步距144之间的差的百分比142a)的和，以获得所计算的步距146(参见图2A)，其中，该百分比142a基于用于当前Z坐标136b的当前斜率因子122a(参见2A)，该当前斜率因子122a是基于Z值114和对应于Z值114的斜率因子值124的阵列130来计算的；将当前Z坐标(136b)递减24所计算的步距(146)；以及确定26表面80与水平面118a(参见图2A)在当前Z坐标136b处的交点150(参见图2A)，以在水平面118a中定义向量154(参见图2A)的集合153(参见图2A)，以产生用于当前Z坐标136b的轮廓环158(参见图2A)(诸如轮廓刀具路径环160(参见图2A、图6B))。斜率同步刀具路径应用程序110创建多个轮廓刀具路径环160a(参见图2A、图5B、图6B、图7B、图8B、图9B、图10B、图11B)，每个轮廓刀具路径环分别由斜率同步步距148(参见图2A)隔开，以获得一系列斜率同步刀具路径32。
每个步距140(参见图2A)(诸如每个斜率同步步距148(参见图2A))可以具有由建模应用程序70的用户设置的最大步距142(参见图2A)和最小步距144(参见图2A)。在一个示例中，用户可以选择最大步距142为8.0mm(八毫米)和最小步距144为0.5mm(零点五毫米)，以使用直径为30mm(三十毫米)的触针刀具板材渐进成形具有300mm(三百毫米)宽、300mm(三百毫米)长且200mm(两百毫米)深的边界尺寸的零件(初始坯料板材厚度为1mm(一毫米))。
如本文所使用的，术语“斜率因子”是指与多个等距隔开的Z值中的每一个相交的每个表面的法向量的最大Z轴分量，或者与每个水平面相交或与每个水平平面相交的每个多边形的法向量的最大Z轴分量。如本文所使用的，术语“当前斜率因子”是指用于当前Z坐标的给定斜率因子。
如本文所使用的，“Z值”是指沿着Z轴的值。如本文所使用的，“Z坐标”是指其值通过平行于Z轴测量而确定的坐标。如本文所使用的，“当前Z坐标”是指在斜率同步刀具路径应用程序执行中当前点的Z坐标。
如这里所使用的，“步距”是指从一个轮廓环或轮廓刀具路径环到下一后续轮廓环或轮廓刀具路径环的ΔZ距离，例如垂直距离。
如本文所使用的，“斜率同步刀具路径”是指具有斜率同步步距的Z级刀具路径，该斜率同步步距不必恒定或固定，并且轮廓环或轮廓刀具路径环之间的距离根据零件(诸如轮廓零件)的斜率而变化。
利用斜率同步刀具路径应用程序110的斜率同步刀具路径应用程序执行112，确定将水平面118a或水平平面120a(即x-y平面)与当前Z坐标136b相交的所有多边形84。多边形84中的每一个与水平面118a或水平平面120a的交点150被处理以在水平面118或水平平面120a中产生向量154的集合153。确定26表面80(诸如表面网格82)与水平面118a在当前Z坐标136b处的交点150，以在水平面118a中定义向量154的集合153的步骤还可以包括：以从头到尾的布置156对向量154的集合153进行排序，以产生用于当前Z坐标136b的轮廓环158(诸如轮廓刀具路径环160)。
实现斜率同步刀具路径应用程序110的斜率同步刀具路径应用程序执行112的另一种方式是计算当前轮廓环158a(参见图2A)上的最小壁角162(参见图2A)，并使用所计算的最小壁角162(参见图2A)来调节下一后续轮廓环158b(参见图2A)上的步距140。壁角164(参见图2A)是表面80或多边形84相对于水平面118a或水平平面120a(即x-y平面)的角度或斜率。最小壁角162是沿着该当前轮廓环158a的壁角164的最小或最大最小值。
计算22步距140的步骤还可以包括：当当前Z坐标136b在阵列130中定义的Z值114的两个相邻Z值114b之间时，使用插值166(参见图2A)计算用于当前Z坐标136b的当前斜率因子122a。可以经由插值166从存储在阵列130中的Z值114的阵列130中计算出斜率因子122，以便找到对应于当前Z坐标136b的Z值114。当阵列130或查找表134不具有在阵列130或查找表134中列出的Z值114和对应于Z值114的斜率因子值124的精确Z值114时，可以使用插值166。
如本文所使用的，术语“插值”是指在离散的一组已知数据点的范围内(例如在阵列130中的两个相邻Z值114b之间)估计新数据点的方法。
计算22的步骤还可以包括：将步距140(即，ΔZ)计算为最小步距144加上(最大步距142减去最小步距144)乘以1(一)减去当前斜率因子122a的量，以获得所计算的步距146，即(ΔZ(delta Z，即步距)＝最小步距+(最大步距-最小步距)×(1.0-斜率因子)。
如图1A所示，计算机实现的方法10还包括以下步骤：使用计算机64将输出文件168发送28到数控板材渐进成形(ISF)机器94。这使数控ISF机器94沿着包括由斜率同步步距148隔开的多个轮廓刀具路径环160a的一系列斜率同步刀具路径32引导板材渐进成形(ISF)刀具96，以渐进地成形轮廓零件36。输出文件168可以包括板材渐进成形(ISF)命令文件168a(参见图2A)以向数控ISF机器94提供命令或指令，或者可以包括另一种合适类型的输出文件168。
如图1A所示，在执行14斜率同步刀具路径应用程序执行112的步骤之前，计算机实现的方法10还可以包括以下步骤：利用计算机64和建模应用程序70(参见图2A)执行30零件35(参见图2A)(诸如轮廓零件36(参见图2A))的三维几何形状78(参见图3、图4)的表面离散化74(参见图2A)，以产生包括近似于或表示轮廓零件36的三维几何形状78的多边形84(参见图2A、图4)的表面网格82(参见图2A、图4)的表面80(参见图2A、图3)。执行30轮廓零件36的三维几何形状78的表面离散化74的步骤还包括执行30表面离散化74，以产生包括近似于或表示零件35(诸如轮廓零件36)的三维几何形状78的三角形84a(参见图2A)、四边形84b(参见图2A、图4)、五边形84c(参见图2A)、六边形84d(参见图2A)、另一合适的多边形84或多边形84的组合(例如三角形84a、四边形84b、五边形84c、六边形84d或其他合适的多边形84中的两个或多个的组合)中的一个或多个的多边形84的表面网格82。如本文所使用的，“表面离散化”是指具有简单几何形状(例如三角形、四边形或其他多边形)的集合的近似表面，以及将表面的连续函数、模型、变量和方程式转换为离散对应物的过程。
现在参考图1B，图1B示出了计算机实现的方法40，用于生成用于飞机轮廓零件38(参见图2A)的ISF 34(参见图2A)的一系列斜率同步刀具路径32(参见图2A)。如图1B所示，计算机实现的方法40包括以下步骤：提供42计算机系统62(参见图2A至图2B)，该计算机系统62包括具有处理器装置66(参见图2B)的计算机64(参见图2A至图2B)，并且包括建模应用程序70(参见图2A至图2B)和斜率同步刀具路径应用程序110(参见图2A至图2B)。建模应用程序70由诸如第一计算机可读软件程序72a的计算机可读软件程序72(参见图2B)实现，并且建模应用程序70由计算机64执行。斜率同步刀具路径应用程序110由诸如第二计算机可读软件程序72b的计算机可读软件程序72(参见图2B)实现，并且斜率同步刀具路径应用程序110由计算机64执行。
如图1B所示，计算机实现的方法40还包括以下步骤：利用计算机64和建模应用程序70执行44零件35(参见图2A)(诸如飞机轮廓零件38(参见图2A、图14))的三维几何形状78(参见图3、图4)的表面离散化74(参见图2A)，以产生近似于或表示飞机轮廓零件38的三维几何形状78的多边形84(参见图2A、图4)的表面网格82(参见图2A、图4)。如图2A所示，多个多边形84或多边形84的集合可以包括近似于或表示飞机轮廓零件38的三维几何形状78的三角形84a、四边形84b、五边形84c、六边形84d、另一合适的多边形84或多边形形状，或多边形84的组合中的一个或多个。如图4所示，表面网格82具有末端86，诸如开始部分88a和结束部分88b。
执行44飞机轮廓零件38的三维几何形状78的表面离散化74的步骤还可以包括：使用建模应用程序70生成与近似于或表示飞机轮廓零件38(参见图2A)的三维几何形状78(参见图3)的表面80(参见图2A、图3)(诸如表面网格82(参见图2A、图4))间隔恒定的偏移距离92(参见图3)的偏移表面90(参见图3)，以考虑ISF刀具96(参见图12)的ISF刀具尖端98(参见图12)的ISF刀具尖端半径100(参见图12)，并考虑坯料板材厚度93(参见图2A)。
如图1B所示，计算机实现的方法40还包括以下步骤：利用计算机64和斜率同步刀具路径应用程序110(参见图2A至图2B)执行46斜率同步刀具路径应用程序执行112(参见图2A)。如图1B所示，斜率同步刀具路径应用程序执行112包括以下子步骤：沿着Z轴116(参见图2A)定义48在多个Z值114(参见图2A)处等距隔开的多个水平面118(参见图2A)。多个水平面118中的每一个与近似于或表示飞机轮廓零件38的三维几何形状78的多边形84的表面网格82相交。
如图1B所示，斜率同步刀具路径应用程序执行112还包括以下子步骤：基于与多个水平面118中的每一个相交的每个多边形84的法向量128(参见图2A)的最大Z轴分量126b(参见图2A)，为多个水平面118中的每一个确定50斜率因子122(参见图2A)，以定义Z值114(参见图2A)和对应于Z值114的斜率因子值124(参见图2A)的查找表134(参见图2A)。
如图1B所示，斜率同步刀具路径应用程序执行112还包括以下子步骤：将对应于表面网格82(参见图4)的开始部分88a(参见图4)的初始Z坐标136a(参见图2A)设置52为当前Z坐标136b(参见图2A)。
如图1B所示，斜率同步刀具路径应用程序执行112然后迭代地包括以下子步骤：将步距140(参见图2A)计算54为最大步距142(参见图2A)的百分比142a(参见图2A)，以获得所计算的步距146(参见图2A)，该百分比142a基于用于当前Z坐标136b的当前斜率因子122a(参见图2A)，该当前斜率因子122a是基于Z值114和对应于Z值114的斜率因子值124的查找表134来计算的；将当前Z坐标136b递减56所计算的步距146(参见图2A)；以及确定57表面网格82与当前水平面118b(参见图2A)在当前Z坐标136b处的交点150(参见图2A)，以在当前水平面118b中定义向量154(参见图2A)的集合153(参见图2A)，并以从头到尾的布置156(参见图2A)对向量154的集合153进行排序，以产生用于当前Z坐标136b的轮廓环158(参见图2A)(诸如轮廓刀具路径环160(参见图2A))，其中，斜率同步刀具路径应用程序110创建多个轮廓刀具路径环160a(参见图2A)，每个轮廓刀具路径环分别由斜率同步步距148隔开，以获得一系列斜率同步刀具路径32(参见图2A)。
计算54步距140的子步骤还可以包括：当当前Z坐标136b在查找表134(参见图2A)中定义或存储的Z值114的两个相邻Z值114b之间时，使用插值166(参见图2A)计算用于当前Z坐标136b的当前斜率因子122a。
子步骤将步距140(即ΔZ)计算54为最小步距144加上(最大步距142减去最小步距144)乘以1(一)减去当前斜率因子122a的量，以获得所计算的步距146(参见图2A)，即(ΔZ(delta Z，即步距)＝最小步距+(最大步距-最小步距)×(1.0-斜率因子))。计算54步距140的子步骤还可以包括：如果所计算的步距146小于最小步距144，则将所计算的步距146调节为等于最小步距144(参见图2A)。
如图1B所示，计算机实现的方法40还包括以下步骤：使用计算机64将输出文件168(参见图2A)发送58到数控ISF机器94(参见图2A)，这使数控ISF机器94沿着包括由斜率同步步距148隔开的多个轮廓刀具路径环160a的一系列斜率同步刀具路径32引导ISF刀具96(参见图12)，以渐进地成形飞机轮廓零件38。
现在参考图2A，图2A示出了计算机实现的系统60，用于生成用于轮廓零件36的ISF34的一系列斜率同步刀具路径32。轮廓零件36可以包括用于飞机250a(参见图14)的飞机轮廓零件38(参见图2A)。
如图2A所示，计算机实现的系统60包括计算机64，该计算机64具有处理器装置66和由计算机可读软件程序72(参见图2B)(诸如第一计算机可读软件程序72a(参见图2B))实现并且由计算机64执行的建模应用程序70。
如图2A所示，建模应用程序70适于或被配置为执行和执行轮廓零件36(诸如飞机轮廓零件38)的三维几何形状78(参见图3、图4)的表面离散化74，以产生近似于或表示轮廓零件36的三维几何形状78的多边形84的表面网格82。如图2A所示，多个多边形或多边形的集合可以包括近似于或表示飞机轮廓零件38的三维几何形状78的三角形84a、四边形84b、五边形84c、六边形84d、另一合适的多边形84或多边形形状，或多边形84的组合中的一个或多个。如图4所示，表面网格82具有末端86，诸如开始部分88a，例如表面网格82的最顶部部分或另一部分，以及结束部分88b，例如表面网格82的最底部部分或另一部分。
建模应用程序70优选地生成与近似于或表示零件35(参见图2A、图3)(诸如轮廓零件36(参见图2A、图3)，例如飞机轮廓零件38(参见图2A、图14))的三维几何形状78(参见图3)的表面80(参见图2A、图3)(诸如表面网格82(参见图2A、图4))间隔恒定的偏移距离92(参见图3)的偏移表面90(参见图3)，以考虑ISF刀具96(参见图12)的板材渐进成形(ISF)刀具尖端98(参见图12)的板材渐进成形(ISF)刀具尖端半径100(参见图12)，并考虑坯料板材厚度93(参见图2A)。
如图2A所示，计算机实现的系统60还包括由诸如第二计算机可读软件程序72b(参见图2B)的计算机可读软件程序72(参见图2B)实现并且由计算机64执行的斜率同步刀具路径应用程序110。
斜率同步刀具路径应用程序110适于或被配置为沿着Z轴116(参见图2A)定义和定义多个等距隔开的Z值114a(参见图2A)，其中，多个等距隔开的Z值114a中的每一个与近似于或表示轮廓零件36(诸如飞机轮廓零件38)的三维几何形状78的多边形84的表面网格82相交。
斜率同步刀具路径应用程序110还适于或被配置为基于与多个等距隔开的Z值114a中的每一个相交的每个多边形84的法向量128(参见图2A)的最大Z轴分量126b(参见图2A)，为多个等距隔开的Z值114a中的每一个确定和确定斜率因子122(参见图2A)，以定义Z值114(参见图2A)和分别对应于Z值114的斜率因子值124(参见图2A)的阵列130(参见图2A)或函数132(参见图2A)。阵列130可以是Z值114和分别对应于Z值114的斜率因子值124的查找表134(参见图2A)的形式。图2A还示出了用于斜率因子122的斜率。斜率是在Z水平的最小斜率。
斜率同步刀具路径应用程序110还适于或被配置为将对应于表面网格82(参见图4)的开始部分88a(参见图4)的初始Z坐标136a(参见图2A)设置和设置为当前Z坐标136b(参见图2A)。
斜率同步刀具路径应用程序110然后迭代地：适于或被配置为将步距140(参见图2A)计算和计算为最大步距142(参见图2A)的百分比142a(参见图2A)，以获得所计算的步距146(参见图2A)，该百分比142a基于用于当前Z坐标136b的当前斜率因子122a(参见图2A)，该当前斜率因子122a是基于Z值114和分别对应于Z值114的斜率因子值124的阵列130来计算的；适于或被配置为将当前Z坐标136b递减和递减所计算的步距146(参见图2A)；以及适于或被配置为确定和确定表面网格82与水平面118a(参见图2A)或水平平面120a(参见图2A)在当前Z坐标136b处的交点150(参见图2A)，以在水平面118a中定义向量154(参见图2A)的集合153(参见图2A)，以产生用于当前Z坐标136b的轮廓环158(参见图2A)(诸如轮廓刀具路径环160(参见图2A))，其中，斜率同步刀具路径应用程序110创建多个轮廓刀具路径环160a(参见图2A)，每个轮廓刀具路径环分别由斜率同步步距148(参见图2A)隔开，以获得一系列斜率同步刀具路径32。
当当前Z坐标136b在阵列130或查找表134中定义的Z值114的两个相邻Z值114b(参见图2A)之间时，可以使用插值166(参见图2A)来计算用于当前Z坐标136b的当前斜率因子122a。
步距140(即ΔZ)优选地被计算为最小步距144加上(最大步距142减去最小步距144)乘以1(一)减去当前斜率因子122a的量，以获得所计算的步距146(参见图2A)，即(ΔZ(delta Z，即步距)＝最小步距+(最大步距-最小步距)×(1.0-斜率因子))，并且进一步地其中，如果所计算的步距146小于最小步距144，则将所计算的步距146调节为等于最小步距144(参见图2A)。向量154的集合153优选地以从头到尾的布置156(参见图2A)进行排序，以产生用于当前Z坐标136b的轮廓刀具路径环160。
计算机64将输出文件168(参见图2A)发送到数控ISF机器94(参见图2A)。这使数控ISF机器94沿着包括由斜率同步步距148(参见图2A)隔开的多个轮廓刀具路径环160a(参见图2A)的一系列斜率同步刀具路径32(参见图2A)引导ISF刀具96(参见图12)，以渐进地成形轮廓零件36(参见图2A、图3)，诸如飞机轮廓零件38(参见图2A、图14)。如图2A所示，输出文件168可以包括板材渐进成形(ISF)命令文件168a(其可以是G代码的格式)或另一个合适的输出文件168。
现在参考图2B，图2B是示出可以与本公开的计算机实现的方法10、计算机实现的方法40以及计算机实现的系统60一起使用的示例性计算机系统62的功能框图的示图。
如图2B所示，计算机系统62包括计算机组件169，该计算机组件169包括一个或多个计算机64，该计算机可以包括一个或多个处理器装置66和操作系统68。如图2B所示，计算机系统62的计算机组件169还包括存储装置170，诸如计算机存储器172和永久存储174。计算机存储器172可以包括随机存取存储器(RAM)(包括动态和/或静态RAM)、片上或片外高速缓冲存储器或其他合适的计算机存储器172中的一个或多个。永久存储174可以包括闪存、硬盘驱动器、只读存储器(ROM)、磁存储装置(诸如硬盘、软盘驱动器和可重写磁带)、可重写光盘驱动器和/或介质、非易失性随机存取存储器(NVRAM)或其他合适的永久存储174中的一个或多个。
如图2B所示，计算机系统62的计算机组件169还可以包括一个或多个计算机通信装置176(诸如一个或多个网络通信装置178)用于将计算机实现的系统60链接到例如一个或多个单独的系统。一个或多个网络通信装置178可以包括经由有线连接、无线通信链路、光纤电缆或其他合适的网络连接在网络数据处理系统内连接在一起的各种计算机与装置之间的网络链路，并且该网络链路可以连接到网络、服务器、互联网或另一系统或装置。
一个或多个计算机通信装置176可以被配置为根据多个有线或无线通信标准中的任何一个来提供通信。一个或多个计算机64或一个或多个处理器装置66还可以被配置为促进经由一个或多个计算机通信装置176进行通信，例如，控制包括在一个或多个计算机通信装置176中的硬件。一个或多个计算机通信装置176可以包括例如一个或多个天线、发送器、接收器、收发器和/或支持硬件，包括例如用于使能通信的处理器。
如图2B所示，计算机系统62的计算机组件还包括一个或多个输入/输出单元180、显示器182和电源184。一个或多个输入/输出单元180提供与连接到计算机系统62的其他装置(诸如计算机接口)的数据输入和输出。一个或多个输入/输出单元180可以包括诸如键盘、鼠标、操纵杆或其他输入/输出装置的装置。例如，一个或多个输入/输出单元180可以通过键盘和鼠标为用户输入提供连接，或者可以将输出发送到打印机或其他装置。显示器182提供向用户、一个或多个单独的自动化系统、自动化计算机程序、自动化设备或自动化装置或另一合适的单独的系统、程序或装置显示数据或信息的装置(means)。计算机系统62的电源184可以包括电池、电力或其他电源元件。
如图2B所示，计算机系统62的计算机组件169还包括数据总线186，该数据总线186在一个或多个计算机64、存储装置170、一个或多个计算机通信装置176、一个或多个输入/输出单元180和显示器182之间传输数据。数据总线186可以包括硬件部件，诸如电线、光纤和其他硬件装置，并且可以包括软件部件，诸如通信协议或其他软件装置。
如图2B所示，计算机系统62还包括计算机程序产品188，该计算机程序产品188可以经由加载机构190或其他合适的机构加载到计算机系统62的计算机组件169中。计算机程序产品188(参见图2B)可以包括系统逻辑192(参见图2B)。
如图2B所示，系统逻辑192包括计算机可读软件程序72，该软件程序72包括实现建模应用程序70的第一计算机可读软件程序72a和实现斜率同步刀具路径应用程序110的第二计算机可读软件程序72b。一个或多个计算机64(参见图2B)可以被配置为通过一个或多个计算机64(参见图2B)和/或一个或多个处理器装置66(参见图2B)可访问的计算机程序指令(诸如存储在计算机存储器172(参见图2B)上的计算机可读软件程序72(参见图2B))来控制和控制计算机实现的系统60(参见图2A)的一个或多个元件的一个或多个功能。斜率同步刀具路径应用程序110(参见图2B)实现斜率同步刀具路径算法194(参见图2B)。
如图2B所示，计算机程序产品188还包括计算机可读介质196。计算机可读介质196(参见图2B)可以包括计算机可读存储介质198(参见图2B)或另一合适的计算机可读介质196(参见图2B)。
包括建模应用程序70(参见图2B)和斜率同步刀具路径应用程序110(参见图2B)的系统逻辑192(参见图2B)(诸如计算机可读软件程序72(参见图2B))可以被存储在计算机可读存储介质198(参见图2B)中并从计算机可读存储介质198中检索，并且被加载到计算机组件169(参见图2B)，以及被加载到一个或多个计算机64(参见图2B)、一个或多个处理器装置66或其他可编程装置中，以配置和引导一个或多个计算机64、一个或多个处理器装置66或其他可编程装置以执行在一个或多个计算机64、一个或多个处理器装置66或其他可编程装置上执行或由其执行的操作，并以特定方式起作用。包括建模应用程序70和斜率同步刀具路径应用程序110的系统逻辑192(诸如计算机可读软件程序72)的执行可以执行计算机实现的系统60(参见图2A)、计算机实现的方法10(参见图1A)以及计算机实现的方法40(参见图1B)，使得由一个或多个计算机64、一个或多个处理器装置66或其他可编程装置执行的包括建模应用程序70(参见图2B)和斜率同步刀具路径应用程序110(参见2B)的系统逻辑192(诸如计算机可读软件程序72(参见图2B))提供用于实现本文公开的功能的操作。
现在参考图3，图3是零件35(诸如轮廓零件36)的模型79和偏移表面90的底部透视图的示图。如图3所示，建模应用程序70(参见图2A)可以生成或适于或被配置成生成与零件35(诸如轮廓零件36)的模型79的三维几何形状78的表面80间隔恒定的偏移距离92的偏移表面90。图3示出了从零件35(诸如轮廓零件36)的表面80生成的偏移表面90，在表面80与偏移表面90之间具有恒定的偏移距离92。
现在参考图4，图4是零件35(诸如轮廓零件36)的模型79的表面网格82的顶部透视图的示图。建模应用程序70(参见图2A)适于执行和执行轮廓零件36(参见图4)的模型79(参见图4)的表面80(参见图4)的表面离散化74(参见图2A)，例如表面细分76(参见图2A)，也称为表面网格82(参见图4)。图4示出了表面网格82，该表面网格包括近似于或表示轮廓零件36的模型79的三维几何形状78的多边形84b形式的多个多边形84或多边形84的集合。如图4所示，诸如表面网格82形式的表面80具有末端86，诸如开始部分88a和结束部分88b。图4还示出具有X轴202、Y轴204和Z轴116的三维坐标轴系统200。
现在参考图5A，图5A是用于轮廓零件36(诸如第一轮廓零件36a)的已知恒定步距刀具路径206(诸如第一恒定步距刀具路径206a)的等距视图的示图。轮廓零件36(诸如第一轮廓零件36a)具有三维凸起的C形209(参见图5A)。图5A示出了在多个刀具路径环207之间具有多个恒定步距208或固定步距(诸如多个第一恒定步距208a)的已知恒定步距刀具路径206(诸如第一恒定步距刀具路径206a)。每个恒定步距208(诸如每个第一恒定步距208a)可以在两个相邻刀具路径环207之间具有例如5mm(毫米)的距离。图5A还示出了具有ISF刀具尖端98的ISF刀具96，并且示出了具有X轴202、Y轴204和Z轴116的三维坐标轴系统200。已知恒定步距刀具路径206(诸如第一恒定步距刀具路径206a)在Z方向上均匀地分布该刀具路径的作用。
现在参考图5B，图5B是用于轮廓零件36(诸如第一轮廓零件36a)的本公开的斜率同步刀具路径32(诸如第一斜率同步刀具路径32a)的等距视图的示图。轮廓零件36(诸如第一轮廓零件36a)具有三维凸起的C形209(参见图5B)。图5B示出了在多个轮廓刀具路径环160a之间具有多个步距140(诸如多个第一步距140a)的斜率同步刀具路径32(诸如第一斜率同步刀具路径32a)。优选地，多个步距140(诸如多个第一步距140a)包括斜率同步步距148(参见图5B)，其中，斜率同步步距148在轮廓零件36的表面80的开始部分88a处或附近更近地隔开并且以较小的距离隔开，并且其中，斜率同步步距148在轮廓零件36的结束部分88b(参见图5B)处或附近并沿着轮廓零件36的主体部分210(参见图5B)更远地隔开并且以较大的距离隔开。多个步距140(参见图5B)(诸如多个第一步距140a(参见图5B)，例如斜率同步步距148(参见图5B))可以优选地各自在两个相邻轮廓刀具路径环160a之间具有0.5mm(毫米)至10.0mm的范围内的距离。
图5B还示出了具有成形斜率同步刀具路径32(诸如第一斜率同步刀具路径32a)的ISF刀具尖端98的ISF刀具96。图5B还示出了具有X轴202、Y轴204和Z轴116的三维坐标轴系统200。ISF刀具96通过沿着Z轴116向下循环成形斜率同步刀具路径32(诸如第一斜率同步刀具路径32a)。
现在参考图6A，图6A是用于轮廓零件36(诸如第一轮廓零件36a)的图5A的已知恒定步距刀具路径206(诸如第一恒定步距刀具路径206a)的俯视图的示图。图6A示出了在多个刀具路径环207之间具有多个恒定步距208或固定步距(诸如多个第一恒定步距208a)的已知恒定步距刀具路径206(诸如第一恒定步距刀具路径206a)。图6A还示出了具有ISF刀具尖端98的ISF刀具96，并且示出了具有X轴202、Y轴204和Z轴116点(因为Z轴116从页面中出来)的三维坐标轴系统200。
现在参考图6B，图6B是用于轮廓零件36(诸如第一轮廓零件36a)的图5B的斜率同步刀具路径32(诸如第一斜率同步刀具路径32a)的俯视图的示图。图6B示出了在多个轮廓刀具路径环160a之间具有多个步距140(诸如多个第一步距140a)的斜率同步刀具路径32(诸如第一斜率同步刀具路径32a)。优选地，多个步距140(诸如多个第一步距140a)包括斜率同步步距148(参见图6B)，其中，斜率同步步距148在轮廓零件36的表面80的开始部分88a处或附近更近地隔开并且以较小的距离隔开，并且其中，斜率同步步距148在轮廓零件36的结束部分(参见图6B)处或附近并沿着轮廓零件36的主体部分(参见图6B)更远地隔开并且以较大的距离隔开。图6B还示出了具有成形斜率同步刀具路径32(诸如第一斜率同步刀具路径32a)的ISF刀具尖端98的ISF刀具96。图6B还示出了具有X轴202、Y轴204和Z轴116点(因为Z轴116从页面中出来)的三维坐标轴系统200。
现在参考图7A，图7A是用于轮廓零件36(诸如第一轮廓零件36a)的图6A的已知恒定步距刀具路径206(诸如第一恒定步距刀具路径206a)的放大部分的俯视图的示图。图7A示出了在多个刀具路径环207之间具有多个恒定步距208或固定步距(诸如多个第一恒定步距208a)的已知恒定步距刀具路径206(诸如第一恒定步距刀具路径206a)。图7A还示出了具有X轴202、Y轴204和Z轴116点(因为Z轴116从页面中出来)的三维坐标轴系统200。
现在参考图7B，图7B是用于轮廓零件36(诸如第一轮廓零件36a)的图6B的斜率同步刀具路径32(诸如第一斜率同步刀具路径32a)的放大部分的俯视图的示图。图7B示出了在多个轮廓刀具路径环160a之间具有多个步距140(诸如多个第一步距140a)的斜率同步刀具路径32(诸如第一斜率同步刀具路径32a)。优选地，多个步距140(诸如多个第一步距140a)包括斜率同步步距148(参见图7B)。图7B还示出了具有X轴202、Y轴204和Z轴116点(因为Z轴116从页面中出来)的三维坐标轴系统200。
现在参考图8A，图8A是用于轮廓零件36(诸如第一轮廓零件36a)的图5A的已知恒定步距刀具路径206(诸如第一恒定步距刀具路径206a)的正视图的示图。图8A示出了在多个刀具路径环207之间具有多个恒定步距208或固定步距(诸如多个第一恒定步距208a)的已知恒定步距刀具路径206(诸如第一恒定步距刀具路径206a)。图8A还示出了具有ISF刀具尖端98的ISF刀具96，并且示出了具有X轴202点(因为X轴202从页面中出来)、Y轴204和Z轴116的三维坐标轴系统200。
现在参考图8B，图8B是用于轮廓零件36(诸如第一轮廓零件36a)的图5B的斜率同步刀具路径32(诸如第一斜率同步刀具路径32a)的正视图的示图。图8B示出了在多个轮廓刀具路径环160a之间具有多个步距140(诸如多个第一步距140a)的斜率同步刀具路径32(诸如第一斜率同步刀具路径32a)。优选地，多个步距140(诸如多个第一步距140a)包括斜率同步步距148(参见图8B)，其中，斜率同步步距148在轮廓零件36的表面80的开始部分88a处或附近更近地隔开并且以较小的距离隔开，并且其中，斜率同步步距148在轮廓零件36的结束部分88b(参见图8B)处或附近并沿着轮廓零件36的主体部分210(参见图8B)更远地隔开并且以较大的距离隔开。图8B还示出了具有ISF刀具尖端98的ISF刀具96。图8B还示出了具有X轴202点(因为X轴202从页面中出来)、Y轴204和Z轴116的三维坐标轴系统200。ISF刀具96通过沿着Z轴116向下循环成形斜率同步刀具路径32(诸如第一斜率同步刀具路径32a)。
现在参考图9A，图9A是用于轮廓零件36(诸如第二轮廓零件36b)的已知恒定步距刀具路径206(诸如第二恒定步距刀具路径206b)的等距视图的示图。轮廓零件36(诸如第二轮廓零件36b)具有三维弧形形状212(参见图9A)。图9A示出了在多个刀具路径环207之间具有多个恒定步距208或固定步距(诸如多个第二恒定步距208b)的已知恒定步距刀具路径206(诸如第二恒定步距刀具路径206b)。每个恒定步距208(诸如每个第二恒定步距208b)可以在两个相邻刀具路径环207之间具有例如2.0mm(毫米)的距离。图9A还示出了具有成形已知恒定步距刀具路径206(诸如第二恒定步距刀具路径206b)的ISF刀具尖端98的ISF刀具96。图9A还示出了具有X轴202、Y轴204和Z轴116的三维坐标轴系统200。已知恒定步距刀具路径206(诸如第二恒定步距刀具路径206b)在Z方向上均匀地分布该刀具路径的作用。
现在参考图9B，图9B是用于轮廓零件36(诸如第二轮廓零件36b)的本公开的斜率同步刀具路径32(诸如第二斜率同步刀具路径32b)的等距视图的示图。轮廓零件36(诸如第二轮廓零件36b)具有三维弧形形状212(参见图9B)。图9B示出了在多个轮廓刀具路径环160a之间具有多个步距140(诸如多个第二步距140b)的斜率同步刀具路径32(诸如第二斜率同步刀具路径32b)。优选地，多个步距140(诸如多个第二步距140b)包括斜率同步步距148(参见图9B)，其中，斜率同步步距148在轮廓零件36的开始部分88a处或附近更近地隔开并且以较小的距离隔开，并且其中，斜率同步步距148在轮廓零件36的结束部分88b(参见图9B)处或附近并沿着轮廓零件36的主体部分210(参见图9B)更远地隔开并且以较大的距离隔开。多个步距140(参见图9B)(诸如多个第二步距140b(参见图9B)，例如斜率同步步距148(参见图9B))可以优选地各自在两个相邻轮廓刀具路径环160a之间具有0.1mm(毫米)至8.0mm的范围内的距离。
图9B还示出了具有成形斜率同步刀具路径32(诸如第二斜率同步刀具路径32b)的ISF刀具尖端98的ISF刀具96。图9B还示出了具有X轴202、Y轴204和Z轴116的三维坐标轴系统200。ISF刀具96通过沿着Z轴116向下循环成形斜率同步刀具路径32(诸如第二斜率同步刀具路径32b)。
现在参考图10A，图10A是用于轮廓零件36(诸如第三轮廓零件36c)的已知恒定步距刀具路径206(诸如第三恒定步距刀具路径206c)的等距视图的示图。轮廓零件36(诸如第三轮廓零件36c)具有三维六边形形状214(参见图10A)。图10A示出了在多个刀具路径环207之间具有多个恒定步距208或固定步距(诸如多个第三恒定步距208c)的已知恒定步距刀具路径206(诸如第三恒定步距刀具路径206c)。每个恒定步距208(诸如每个第三恒定步距208c)可以在两个相邻刀具路径环207之间具有例如4.0mm(毫米)的距离。图10A还示出了具有成形已知恒定步距刀具路径206(诸如第三恒定步距刀具路径206c)的ISF刀具尖端98的ISF刀具96。图10A还示出了具有X轴202、Y轴204和Z轴116的三维坐标轴系统200。已知恒定步距刀具路径206(诸如第三恒定步距刀具路径206c)在Z方向上均匀地分布该刀具路径的作用。
现在参考图10B，图10B是用于轮廓零件36(诸如第三轮廓零件36c)的本公开的斜率同步刀具路径32(诸如第三斜率同步刀具路径32c)的等距视图的示图。轮廓零件36(诸如第三轮廓零件36c)具有三维六边形形状214(参见图10B)。图10B示出了在多个轮廓刀具路径环160a之间具有多个步距140(诸如多个第三步距部140c)的斜率同步刀具路径32(诸如第三斜率同步刀具路径32c)。优选地，多个步距140(诸如多个第三步距140c)包括斜率同步步距148(参见图10B)，其中，斜率同步步距148在轮廓零件36的表面80的开始部分88a处或附近更近地隔开并且以较小的距离隔开，并且其中，斜率同步步距148在轮廓零件36的结束部分88b(参见图10B)处或附近并沿着轮廓零件36的主体部分210(参见图10B)更远地隔开并且以较大的距离隔开。多个步距140(参见图10B)(诸如多个第三步距140c(参见图10B)，例如斜率同步步距148(参见图10B))可以优选地各自在两个相邻轮廓刀具路径环160a之间具有0.1mm(毫米)至8.0mm的范围内的距离。
图10B还示出了具有成形斜率同步刀具路径32(诸如第三斜率同步刀具路径32c)的ISF刀具尖端98的ISF刀具96。图10B还示出了具有X轴202、Y轴204和Z轴116的三维坐标轴系统200。ISF刀具96通过沿着Z轴116向下循环成形斜率同步刀具路径32(诸如第三斜率同步刀具路径32c)。
现在参考图11A，图11A是用于轮廓零件36(诸如第四轮廓零件36d)的已知恒定步距刀具路径206(诸如第四恒定步距刀具路径206d)的等距视图的示图。轮廓零件36(诸如第四轮廓零件36d)具有三维穹顶形状216(参见图11A)。图11A示出了在多个刀具路径环207之间具有多个恒定步距208或固定步距(诸如多个第四恒定步距208d)的已知恒定步距刀具路径206(诸如第四恒定步距刀具路径206c)。每个恒定步距208(诸如每个第四恒定步距208d)可以在两个相邻刀具路径环207之间具有例如4.0mm(毫米)的距离。图11A还示出了具有成形已知恒定步距刀具路径206(诸如第四恒定步距刀具路径206d)的ISF刀具尖端98的ISF刀具96。图11A还示出了具有X轴202、Y轴204和Z轴116的三维坐标轴系统200。已知恒定步距刀具路径206(诸如第四恒定步距刀具路径206d)在Z方向上均匀地分布该刀具路径的作用。
现在参考图11B，图11B是用于轮廓零件36(诸如第四轮廓零件36d)的本公开的斜率同步刀具路径32(诸如第四斜率同步刀具路径32d)的等距视图的示图。轮廓零件36(诸如第四轮廓零件36d)具有三维穹顶形状216(参见图11B)。图11B示出了在多个轮廓刀具路径环160a之间具有多个步距140(诸如多个第四步距140d)的斜率同步刀具路径32(诸如第四斜率同步刀具路径32d)。优选地，多个步距140(诸如多个第四步距140d)包括斜率同步步距148(参见图11B)，其中，斜率同步步距148在轮廓零件36的表面80的开始部分88a处或附近更近地隔开并且以较小的距离隔开，并且其中，斜率同步步距148在轮廓零件36的结束部分88b(参见图11B)处或附近并沿着轮廓零件36的主体部分210(参见图11B)更远地隔开并且以较大的距离隔开。多个步距140(参见图11B)(诸如多个第四步距140d(参见图11B)，例如斜率同步步距148(参见图11B))可以优选地各自在两个相邻轮廓刀具路径环160a之间具有0.1mm(毫米)至8.0mm的范围内的距离。
图11B还示出了具有成形斜率同步刀具路径32(诸如第四斜率同步刀具路径32d)的ISF刀具尖端98的ISF刀具96。图11B还示出了具有X轴202、Y轴204和Z轴116的三维坐标轴系统200。ISF刀具96通过沿着Z轴116向下循环成形斜率同步刀具路径32(诸如第四斜率同步刀具路径32d)。
示例
执行计算机实现的方法10以生成用于由铝制成的坯料板材进行飞机金属维修补丁的板材渐进成形(ISF)34的斜率同步刀具路径32。
使用VISUAL STUDIO编码软件为计算机实现的方法创建代码。(VISUAL STUDIO是华盛顿州雷蒙德微软公司(Microsoft Corporation of Redmond)的注册商标。)
初始Z坐标被设置为零件的偏移表面的最大Z坐标。
ΔZ(delta Z，即步距)被设置为0.05mm(毫米)的Z(Z轴上的Z值)的小增量。
在使用CAD(计算机辅助设计)软件开发的几何形状上执行表面细分，以产生三角形形式的多边形的集合。
当Z＞Zmin(Z值大于最小Z值)时，执行以下循环：
(1)Z＝Z-ΔZ(这里，ΔZ表示搜索步距)；
(2)找出将水平平面与Z坐标在Z(Z轴上的Z值)处相交的所有三角形；
(3)求出三角形的法向量的最大Z轴分量，并且将该值称为“斜率因子”；以及
(4)将该值分别存储在Z值和对应于Z值的斜率因子值的阵列或查找表中。
生成具有根据斜率因子值计算的刀具路径步距(步距)的Z轮廓刀具路径(斜率同步刀具路径)。例如：
初始Z坐标被重置为零件的偏移表面的最大Z坐标。提供了最大步距和最小步距的值。
当Z＞Zmin(Z值大于最小Z值)时，执行以下循环：
循环开始；
(1)经由插值从所存储的Z值和对应的斜率因子值的阵列中计算斜率因子，以便找到对应于当前Z值的值；
(2)ΔZ＝最小步距+(最大步距-最小步距)*(1.0-斜率因子)；
(3)Z＝Z-ΔZ；
(4)找出将水平平面与Z坐标在Z(Z轴上的Z值)处相交的所有三角形；
(5)处理每个三角形与水平平面的交点，以在水平平面中产生向量的集合；
(6)将向量的集合排序为从头到尾的布置，以产生轮廓环；以及
循环结束。
然后将具有Z轮廓刀具路径(斜率同步刀具路径)的输出文件发送到数控板材渐进成形(ISF)机器，诸如加拿大安大略省氨基北美公司(Amino North America Corporation)的DLNC-PC无模数控成形机器。无模数控成形机器中的FANUC CNC控制器解释输出文件的G代码，以驱动无模数控成形机器的成形刀具。(FANUC是日本发那科株式会社(FanucCorporation)的注册商标。)
现在参考图12，图12是可以与本公开的计算机实现的方法10(参见图1A)、计算机实现的方法40(参见图1B)和计算机实现的系统60(参见图2A)一起使用的示例性板材渐进成形(ISF)刀具96的正视图的示图。如图12所示，示例性ISF刀具96具有第一端218a和第二端218b，从第一端218a延伸的板材渐进成形(ISF)刀具尖端98(220)以及耦接到ISF刀具尖端98或与ISF刀具尖端98成一体并且在ISF刀具尖端98与第二端218b之间延伸的主体部分220。
如上所述，执行计算机实现的方法10(参见图1A)和执行计算机实现的方法40(参见图1B)包括将输出文件168(参见图2A)(诸如板材渐进成形(ISF)命令文件168a(参见图2A))发送到数控板材渐进成形(ISF)机器94(参见图2A、图13)。除了输出文件168之外或者包括在输出文件168中，还可以包括数据222(参见图2A)用于成形零件35(参见图13)(诸如轮廓零件36(参见图13))的ISF刀具96。这样的数据222可以包括用于ISF刀具96的参数，如图12所示，包括但不限于，板材渐进成形(ISF)刀具尖端直径224、板材渐进成形(ISF)刀具尖端半径100、ISF刀具96的主体直径226、ISF刀具96的总长度228、ISF刀具尖端98(214)的长度230和ISF刀具96的中心线232。用于ISF刀具96参数的数据222可以在零件35(参见图2A、图3)(诸如轮廓零件36(参见图2A、图3))的表面80(参见图3、图4)上定义ISF刀具96的接触位置。
现在参考图13，图13是具有成形零件35(诸如轮廓零件36)的ISF刀具96的示例性数控成形机器234(诸如数控ISF机器94)的局部透视图的示图，该零件35可以使用本公开的计算机实现的方法10(参见图1A)、计算机实现的方法40(参见图1B)和/或计算机实现的系统60(参见图2A)来成形。
在一个示例性版本中，诸如数控ISF机器94形式的数控成形机器234可以包括附接到固定装置238(参见图13)的模具236(参见图13)。可选地，诸如数控ISF机器94形式的数控成形机器234可以不具有模具。图13还示出了刀具路径102。
诸如数控ISF机器94形式的数控成形机器234优选地使用ISF 34(参见图2A)的过程来成形零件35(参见图13)(诸如轮廓零件36(参见图13))。ISF 34(参见图2A)的过程是柔性金属板材成形技术，该技术使用刀具沿着预定的刀具路径使金属板材局部变形，以赋予板材期望的或指定的形状(诸如三维形状或几何形状)。单点渐进成形(SPIF)在金属板材的一侧使用单个成形刀具来引起变形。双面渐进成形(DSIF)在金属板材上方使用一个成形刀具且在金属板材下方使用另一成形刀具来引起变形。两点渐进成形(TPIF)使用一个或多个成形刀具，以及对全部或部分模具进行成形的板材。
ISF 34(参见图2A)的过程可以在多种不同类型的金属板材材料上执行。例如但不限于，可以使用铝、钢、钛和/或其他合适的金属来执行ISF34(参见图2A)的过程。可以使用ISF刀具96(参见图12、图13)或另一合适类型的刀具来成形金属板材。ISF刀具96或其他合适的刀具可以附接到数控成形机器234(参见图13)(诸如数控ISF机器94(参见图13))，或附接到机械臂或附接到另一合适的机器或系统，以将金属板材成形为零件35(参见图13)(诸如轮廓零件36(参见图13))期望的形状(诸如金属板材零件的形式)。ISF刀具96(参见图13)或其他合适的刀具在金属板材中形成压痕、折痕或其他物理变化或变形，这些压痕、折痕或变化或变形可能遵循期望零件的刀具路径、轮廓或模线。可以使用模具236(参见图13)或ISF刀具96(参见图13)在其上挤压或变形金属板材的刀具来定义该刀具路径、轮廓或模线。
现在参考图14，图14是结合使用本公开的计算机实现的方法10(参见图1A)、计算机实现的方法40(参见图1B)和计算机实现的系统60(参见图2A)成形的零件35(诸如飞机轮廓零件38)的飞行器250(诸如飞机250a的形式)的透视图的图解表示。如图14进一步所示，飞行器250(诸如飞机250a的形式)包括机身252、机头254、驾驶舱256、机翼258、发动机260以及包括垂直稳定器264和水平稳定器266的尾翼262。尽管图14所示的飞机250a通常表示具有一个或多个零件35(诸如一个或多个轮廓零件36，例如一个或多个飞机轮廓零件38)的商用客机，但是所公开的版本和示例的教导可以应用于其他客机。例如，所公开的版本和示例的教导可以应用于货运飞机、军用飞机、旋翼飞机和其他类型的飞机或飞行器，以及航空航天器、卫星、太空发射器、火箭和其他航空航天器。
现在参考图15和图16，图15是飞机制造和保养方法300的实施方式的流程图，而图16是飞机316的实施方式的功能框图的示图。参考图15至图16，可以在如图15所示的飞机制造和保养方法300以及如图16所示的飞机316的上下文中描述本公开的版本。在预生产期间，示例性飞机制造和保养方法300(参见图15)可以包括飞机316(参见图16)的规格和设计302(参见图15)以及材料采购304(参见图15)。在制造期间，进行飞机316(参见图16)的部件和子组件制造306(参见图15)和系统集成308(参见图15)。此后，飞机316(参见图16)可以通过认证和交付310(参见图15)以便投入使用312(参见图15)。当由客户使用312(参见图15)时，飞机316(参见图16)可以被安排用于例行维护和保养314(参见图15)，其还可以包括修改、重新配置、翻新和其他合适的保养。
飞机制造和保养方法300(参见图15)的每个过程可以由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)执行或实行。为了本说明书的目的，系统集成商可以包括但不限于任何数量的飞机制造商和主要系统分包商；第三方可以包括但不限于任何数量的供应商、分包商和供应商；以及运行商可以包括航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构和其他合适的运营商。
如图16所示，通过示例性飞机制造和保养方法300生产的飞机316可以包括具有多个系统320和内舱322的机身318。如图16进一步所示，系统320的示例可以包括推进系统324、电气系统326、液压系统328以及环境系统330中的一个或多个。可以包括任何数量的其他系统。尽管示出了航空航天示例，但是本公开的原理可以应用于其他工业，诸如包括汽车车辆的汽车工业，包括船舶、轮船和潜艇的海洋工业以及其他合适的工业。
可以在飞机制造和保养方法300(参见图15)的任何一个或多个阶段期间采用本文所体现的方法和系统。例如，可以以类似于在飞机316(参见图16)投入使用312(参见图15)时生产的部件或子组件的方式来制作或制造对应于部件和子组件制造306(参见图15)的部件或子组件。另外，例如，通过实质上加速飞机316(参见图16)的组件或降低飞机316(参见图16)的成本，可以在部件和子组件制造306(参见图15)和系统集成308(参见图15)期间利用一个或多个方法实施方式、系统实施方式或其组合。类似地，当飞机316(参见图16)投入例如但不限于维护和保养314(参见图15)的使用312(参见图15)时，可以利用方法版本、系统版本或其组合中的一个或多个。
计算机实现的方法10(参见图1A)、计算机实现的方法40(参见图1B)和计算机实现的系统60(参见图2A)的所公开的版本提供了以下新颖特征：计算给定的轮廓刀具路径环160(参见图2A、图6B)上的最小壁角162(参见图2A)，并使用所计算的最小壁角162来调节下一后续轮廓环158b(参见图2A)上的步距140(参见图2A、图5B)，即ΔZ。通过根据轮廓零件36(参见图2A)的斜率因子122(参见图2A)确定的斜率同步步距148(参见图2A)来生成一系列斜率同步刀具路径32(参见图2A)。计算机实现的方法10(参见图1A)、计算机实现的方法40(参见图1B)和计算机实现的系统60(参见图2A)的所公开的版本提供了刀具路径生成算法，以使下一后续轮廓环158b(参见图2A)适应给定的轮廓刀具路径环160(参见图2A)的当前Z坐标136b(参见图2A)处的当前轮廓环158a(参见图2A)上遇到的最小斜率，并考虑零件35(参见图2A)的斜率(参见图2A)。
另外，计算机实现的方法10(参见图1A)、计算机实现的方法40(参见图1B)和计算机实现的系统60(参见图2A)的所公开的版本改善了零件35(参见图2A)(诸如轮廓零件36(参见图2A))的质量，该零件35具有浅的壁角164(参见图2A)，并且优选地通过ISF 34(参见图2A)的过程成形。因为计算机实现的方法10(参见图1A)、计算机实现的方法40(参见图1B)和计算机实现的系统60(参见图2A)不必具有恒定或固定的步距(其对于陡峭的斜率可能太小，或者对于较浅的斜率可能太大)，因此使用计算机实现的方法10(参见图1A)、计算机实现的方法40(参见图1B)和计算机实现的系统60(参见图2A)成形的零件35避免了在ISF 34(参见图2A)期间可能发生的表面缺陷，诸如不均匀的跨步缺陷、表面隆起和表面瑕疵。减少或消除表面缺陷可以导致减少或消除用于去除表面缺陷的二次表面处理过程，并且可以进而导致减少制造时间和费用。因此，计算机实现的方法10(参见图1A)、计算机实现的方法40(参见图1B)和计算机实现的系统60(参见图2A)的所公开的版本可以改善使用ISF 34制造过程成形的零件35的浅壁部分上的形状清晰度和表面光洁度。这可以减少返工零件35的需要，并且进而可以减少制造和生产这种零件35的成本。
此外，计算机实现的方法10(参见图1A)、计算机实现的方法40(参见图1B)和计算机实现的系统60(参见图2A)的所公开的版本可以通过简单地将计算机实现的方法10(参见图1A)、计算机实现的方法40(参见图1B)的所定义的指令或步骤与可变用户输入接口而容易地自动化并利用计算机可读软件程序72(参见图2B)来实现。此外，计算机实现的方法10(参见图1A)、计算机实现的方法40(参见图1B)和计算机实现的系统60(参见图2A)的所公开的版本可以提供更快的交货时间(lead time)以制造新的刀具并生产替换零件或备用零件，诸如用于重新投入使用的飞机和旋翼飞机的替换零件或备用零件。例如，从设计到制造，制造新模具和制造零件的交货时间可以显著减少，并且可以导致总体上减少制造时间和成本。另外，计算机实现的方法10(参见图1A)、计算机实现的方法40(参见图1B)和计算机实现的系统60(参见图2A)的所公开的版本适用于复杂的零件设计几何形状以及有限数量的零件的生产，以及用于原型测试，并且生成并输出用于数控ISF机器94(参见图2A)的输出文件168(参见图2A)，以用于零件35(参见图2A、图3)(诸如轮廓零件36(参见图2A、图3))的板材渐进成形，并且向包括商用飞机和旋翼飞机的飞行器250(参见图14)(诸如飞机250a(参见图14))提供益处。
此外，本公开包括根据以下项的实施方式：
项1.一种计算机实现的方法(10)，用于生成用于轮廓零件(36)的板材渐进成形(ISF)(34)的一系列斜率同步刀具路径(32)，该计算机实现的方法(10)包括以下步骤：
(12)提供一种计算机系统(62)，该计算机系统(62)包括具有处理器装置(66)的计算机(64)，并且包括分别由计算机可读软件程序(72)实现并且分别由计算机(64)执行的建模应用程序(70)和斜率同步刀具路径应用程序(110)；
(14)利用计算机(64)和斜率同步刀具路径应用程序(110)执行斜率同步刀具路径应用程序执行(112)，该斜率同步刀具路径应用程序执行(112)包括以下子步骤：
(16)沿着Z轴(116)定义多个等距隔开的Z值(114a)，其中，多个等距隔开的Z值(114a)中的每一个与近似于轮廓零件(36)的三维几何形状(78)的表面(80)相交；
(18)基于与多个等距隔开的Z值(114a)中的每一个相交的表面(80)的法向量(128)的最大Z轴分量(126b)，为多个等距隔开的Z值(114a)中的每一个确定斜率因子(122)，以定义Z值(114)和对应于Z值(114)的斜率因子值(124)的阵列(130)；以及
(20)将对应于表面(80)的开始部分(88a)的初始Z坐标(136a)设置为当前Z坐标(136b)；
斜率同步刀具路径应用程序执行(112)然后迭代地：
(22)将步距(140)计算为最小步距(144)和最大步距(142)减去最小步距(144)的百分比(142a)的和，以获得所计算的步距(146)，该百分比(142a)基于用于当前Z坐标(136b)的当前斜率因子(122a)，该当前斜率因子(122a)是基于Z值(114)和对应于Z值(114)的斜率因子值(124)的阵列(130)来计算的；
(24)将当前Z坐标(136b)递减所计算的步距(146)；以及
(26)确定表面(80)与水平面(118a)在当前Z坐标(136b)处的交点(150)，以在水平面(118a)中定义分析曲线(152)的集合(151)，以产生用于当前Z坐标(136b)的轮廓刀具路径环(160)，其中，斜率同步刀具路径应用程序(110)创建多个轮廓刀具路径环(160a)，每个轮廓刀具路径环分别由斜率同步步距(148)隔开，以获得一系列斜率同步刀具路径(32)；以及
(28)使用计算机(64)将输出文件(168)发送到数控板材渐进成形(ISF)机器(94)，这使数控板材渐进成形(ISF)机器(94)沿着包括由斜率同步步距(148)隔开的多个轮廓刀具路径环(160a)的一系列斜率同步刀具路径(32)引导板材渐进成形(ISF)刀具(96)，以渐进地成形轮廓零件(36)。
项2.根据项1的计算机实现的方法(10)，其中，在执行(14)斜率同步刀具路径应用程序执行(112)之前，计算机实现的方法(10)还包括以下步骤：利用计算机(64)和建模应用程序(70)执行(30)轮廓零件(36)的三维几何形状(78)的表面离散化(74)，以产生包括近似于轮廓零件(36)的三维几何形状(78)的多边形(84)的表面网格(82)的表面(80)。
项3.根据项2的计算机实现的方法(10)，其中，执行(30)轮廓零件(36)的三维几何形状(78)的表面离散化(74)还包括：执行(30)表面离散化(74)以产生包括近似于轮廓零件(36)的三维几何形状(78)的三角形(84a)、四边形(84b)、五边形(84c)、六边形(84d)以及多边形(84)的组合中的一个或多个的多边形(84)的表面网格(82)。
项4.根据项2的计算机实现的方法(10)，其中，确定(26)表面(80)的交点(150)还包括：确定(26)表面网格(82)与当前水平面(118b)在当前Z坐标(136b)处的交点，以在当前水平面(118b)中定义向量(154)的集合(153)，并以从头到尾的布置(156)对向量(154)的集合(153)进行排序，以产生用于当前Z坐标(136b)的轮廓刀具路径环(160)。
项5.根据项2的计算机实现的方法(10)，其中，执行(30)轮廓零件(36)的三维几何形状(78)的表面离散化(74)还包括：使用建模应用程序(70)生成与近似于轮廓零件(36)的三维几何形状(78)的表面(80)间隔恒定的偏移距离(92)的偏移表面(90)，以考虑板材渐进成形(ISF)刀具(96)的板材渐进成形(ISF)刀具尖端(98)的板材渐进成形(ISF)刀具尖端半径(100)，并考虑坯料板材厚度(93)。
项6.根据项1的计算机实现的方法(10)，其中，为多个等距隔开的Z值(114a)中的每一个确定(18)斜率因子(122)还包括：为多个等距隔开的Z值(114a)中的每一个确定(18)表面(80)的斜率因子(122)，以定义包括Z值(114)和对应于Z值(114)的斜率因子值(124)的查找表(134)的阵列(130)。
项7.根据项1的计算机实现的方法(10)，其中，计算(22)步距(140)还包括：当当前Z坐标(136b)在阵列(130)中定义的Z值(114)的两个相邻Z值(114b)之间时，使用插值(166)来计算用于当前Z坐标(136b)的当前斜率因子(122a)。
项8.根据项1的计算机实现的方法(10)，其中，计算(22)步距(140)还包括：将步距(140)计算为最小步距(144)加上最大步距(142)减去最小步距(144)的量乘以1(一)减去当前斜率因子(122a)的量，以获得所计算的步距(146)。
项9.一种计算机实现的方法(40)，用于生成用于飞机轮廓零件(38)的板材渐进成形(34)的一系列斜率同步刀具路径(32)，该计算机实现的方法(40)包括以下步骤：
(42)提供计算机系统(62)，该计算机系统(62)包括具有处理器装置(66)的计算机(64)，并且包括分别由计算机可读软件程序(72)实现并且分别由计算机(64)执行的建模应用程序(70)和斜率同步刀具路径应用程序(110)；
(44)利用计算机(64)和建模应用程序(70)执行飞机轮廓零件(38)的三维几何形状(78)的表面离散化(74)，以产生近似于飞机轮廓零件(38)的三维几何形状(78)的多边形(84)的表面网格(82)；
(46)利用计算机(64)和斜率同步刀具路径应用程序(110)执行斜率同步刀具路径应用程序执行(112)，该斜率同步刀具路径应用程序执行(112)包括以下子步骤：
(48)沿着Z轴(116)定义在多个Z值(114)处等距隔开的多个水平面(118)，其中，多个水平面(118)中的每一个与近似于飞机轮廓零件(38)的三维几何形状(78)的多边形(84)的表面网格(82)相交；
(50)基于与多个水平面(118)中的每一个相交的每个多边形(84)的法向量(128)的最大Z轴分量(126b)，为多个水平面(118)中的每一个确定斜率因子(122)，以定义Z值(114)和对应于Z值(114)的斜率因子值(124)的查找表(134)；以及
(52)将对应于表面网格(82)的开始部分(88a)的初始Z坐标(136a)设置为当前Z坐标(136b)；
斜率同步刀具路径应用程序执行(112)然后迭代地：
(54)将步距(140)计算为最小步距(144)和最大步距(142)减去最小步距(144)的百分比(142a)的和，以获得所计算的步距(146)，该百分比(142a)基于用于当前Z坐标(136b)的当前斜率因子(122a)，该当前斜率因子(122a)是基于Z值(114)和对应于Z值(114)的斜率因子值(124)的查找表(134)来计算的；
(56)将当前Z坐标(136b)递减所计算的步距(146)；以及
(57)确定表面网格(82)与当前水平面(118b)在当前Z坐标(136b)处的交点(150)，以在当前水平面(118b)中定义向量(154)的集合(153)，并以从头到尾的布置(156)对向量(154)的集合(153)进行排序，以产生用于当前Z坐标(136b)的轮廓刀具路径环(160)，其中，斜率同步刀具路径应用程序(110)创建多个轮廓刀具路径环，每个轮廓刀具路径环分别由斜率同步步距(148)隔开，以获得一系列斜率同步刀具路径(32)；以及
(58)使用计算机(64)将输出文件(168)发送到数控板材渐进成形(ISF)机器(94)，这使数控板材渐进成形(ISF)机器(94)沿着包括由斜率同步步距(148)隔开的多个轮廓刀具路径环(160a)的一系列斜率同步刀具路径(32)引导板材渐进成形(ISF)刀具(96)，以渐进地成形飞机轮廓零件(38)。
项10.根据项9的计算机实现的方法(40)，其中，执行(44)飞机轮廓零件(38)的三维几何形状(78)的表面离散化(74)还包括：使用建模应用程序(70)生成与近似于飞机轮廓零件(38)的三维几何形状(78)的表面网格(82)间隔恒定的偏移距离(92)的偏移表面(90)，以考虑板材渐进成形(ISF)刀具(96)的板材渐进成形(ISF)刀具尖端(98)的板材渐进成形(ISF)刀具尖端半径(100)，并考虑坯料板材厚度(93)。
项11.根据项9的计算机实现的方法(40)，其中，计算(54)步距(140)还包括：当当前Z坐标(136b)在查找表(134)中定义的Z值(114)的两个相邻Z值(114b)之间时，使用插值(166)来计算用于当前Z坐标(136b)的当前斜率因子(122a)。
项12.根据项9的计算机实现的方法(40)，其中，计算(54)步距(140)还包括：将步距(140)计算为最小步距(144)加上最大步距(142)减去最小步距(144)的量乘以1(一)减去当前斜率因子(122a)的量，以获得所计算的步距(146)。
项13.一种计算机实现的系统(60)，用于生成用于轮廓零件(36)的板材渐进成形(ISF)(34)的一系列斜率同步刀具路径(32)，该计算机实现的系统(60)包括：
计算机(64)，该计算机(64)具有处理器装置(66)和由第一计算机可读软件程序(72a)实现并且由计算机(64)执行的建模应用程序(70)，该建模应用程序(70)适于执行轮廓零件(36)的三维几何形状(78)的表面离散化(74)，以产生近似于轮廓零件(36)的三维几何形状(78)的多边形(84)的表面网格(82)；以及
由第二计算机可读软件程序(72b)实现并且由计算机(64)执行的斜率同步刀具路径应用程序(110)，该斜率同步刀具路径应用程序(110)适于：
沿着Z轴(116)定义多个等距隔开的Z值(114a)，其中，多个等距隔开的Z值(114a)中的每一个与近似于轮廓零件(36)的三维几何形状(78)的多边形(84)的表面网格(82)相交；
基于与多个等距隔开的Z值(114a)中的每一个相交的每个多边形(84)的法向量(128)的最大Z轴分量(126b)，为多个等距隔开的Z值(114a)中的每一个确定斜率因子(122)，以定义Z值(114)和对应于Z值(114)的斜率因子值(124)的阵列(130)；以及
将对应于表面网格(82)的开始部分(88a)的初始Z坐标(136a)
设置为当前Z坐标(136b)；
斜率同步刀具路径应用程序(110)然后适于迭代地：
将步距(140)计算为最小步距(144)和最大步距(142)减去最小步距(144)的百分比(142a)的和，以获得所计算的步距(146)，该百分比(142a)基于用于当前Z坐标(136b)的当前斜率因子(122a)，该当前斜率因子(122a)是基于Z值(114)和对应于Z值(114)的斜率因子值(124)的阵列(130)来计算的；
将当前Z坐标(136b)递减所计算的步距(146)；以及
确定表面网格(82)与水平面(118a)在当前Z坐标(136b)处的交点(150)，以在水平面(118a)中定义向量(154)的集合(153)，以产生用于当前Z坐标(136b)的轮廓刀具路径环(160)，其中，斜率同步刀具路径应用程序(110)创建多个轮廓刀具路径环(160a)，每个轮廓刀具路径环分别由斜率同步步距(148)隔开，以获得一系列斜率同步刀具路径(32)，
其中，计算机(64)将输出文件(168)发送到数控板材渐进成形机器(94)，这使数控板材渐进成形机器(94)沿着包括由斜率同步步距(148)隔开的多个轮廓刀具路径环(160a)的一系列斜率同步刀具路径(32)引导板材渐进成形刀具(96)，以渐进地成形轮廓零件(36)。
项14.根据项13的计算机实现的系统(60)，其中，表面网格(82)的多边形(84)包括近似于轮廓零件(36)的三维几何形状(78)的三角形(84a)、四边形(84b)、五边形(84c)、六边形(84d)以及多边形(84)的组合中的一个或多个。
项15.根据项13的计算机实现的系统(60)，其中，建模应用程序(70)生成与近似于轮廓零件(36)的三维几何形状(78)的表面网格(82)间隔恒定的偏移距离(92)的偏移表面(90)，以考虑板材渐进成形(ISF)刀具(96)的板材渐进成形(ISF)刀具尖端(98)的板材渐进成形(ISF)刀具尖端半径(100)，并考虑坯料板材厚度(93)。
项16.根据项13的计算机实现的系统(60)，其中，阵列(130)包括Z值(114)和对应于Z值(114)的斜率因子值(124)的查找表(134)。
项17.根据项13的计算机实现的系统(60)，其中，当当前Z坐标(136b)在阵列(130)中定义的Z值(114)的两个相邻Z值(114b)之间时，使用插值(166)来计算用于当前Z坐标(136b)的当前斜率因子(122a)。
项18.根据项13的计算机实现的系统(60)，其中，将步距(140)计算为最小步距(144)加上最大步距(142)减去最小步距(144)的量乘以1(一)减去当前斜率因子(122a)的量。
项19.根据项13的计算机实现的系统(60)，其中，向量(154)的集合(153)以从头到尾的布置(156)进行排序，以产生用于当前Z坐标(136b)的轮廓刀具路径环(160)。
项20.根据项13的计算机实现的系统(60)，其中，轮廓零件(36)包括用于飞机(250a)的飞机轮廓零件(38)。
受益于前述说明书和相关附图中呈现的教导，本公开所属领域的技术人员将想到本公开的许多修改和其他实施方式。本文所描述的实施方式旨在是说明性的，而不旨在是限制性的或穷举的。尽管本文采用了特定术语，但是它们仅在一般性和描述性意义上使用，而不是出于限制的目的。本公开的任何要求保护的实施方式不必包括本公开的所有实施方式。

Claims (13)

1.一种用于生成用于轮廓零件的板材渐进成形的一系列斜率同步刀具路径的计算机实现的方法，所述计算机实现的方法包括以下步骤：
提供计算机系统，所述计算机系统包括具有处理器装置的计算机，并且包括分别由计算机可读软件程序实现并且分别由所述计算机执行的建模应用程序和斜率同步刀具路径应用程序；
利用所述计算机和所述斜率同步刀具路径应用程序执行斜率同步刀具路径应用程序执行，所述斜率同步刀具路径应用程序执行包括以下子步骤：
沿着Z轴定义多个等距隔开的Z值，其中，所述多个等距隔开的Z值中的每一个与表示所述轮廓零件的三维几何形状的表面相交；
基于与所述多个等距隔开的Z值中的每一个相交的所述表面的法向量的最大Z轴分量，为所述多个等距隔开的Z值中的每一个确定斜率因子，以定义Z值和对应于所述Z值的斜率因子值的阵列；以及
将对应于所述表面的开始部分的初始Z坐标设置为当前Z坐标；
所述斜率同步刀具路径应用程序执行然后迭代地：
将步距计算为最小步距和最大步距减去所述最小步距的百分比的和，以获得所计算的步距，所述百分比基于用于所述当前Z坐标的当前斜率因子，所述当前斜率因子是基于所述Z值和对应于所述Z值的所述斜率因子值的所述阵列来计算的；
将所述当前Z坐标递减所计算的步距；以及
确定所述表面与水平面在所述当前Z坐标处的交点，以在所述水平面中定义分析曲线的集合，以产生用于所述当前Z坐标的轮廓刀具路径环，其中，所述斜率同步刀具路径应用程序创建多个轮廓刀具路径环，每个轮廓刀具路径环分别由斜率同步步距隔开，以获得所述一系列斜率同步刀具路径；以及
使用所述计算机将输出文件发送到数控板材渐进成形机器，这使所述数控板材渐进成形机器沿着包括由所述斜率同步步距隔开的所述多个轮廓刀具路径环的所述一系列斜率同步刀具路径引导板材渐进成形刀具，以渐进地成形所述轮廓零件，
其中，根据以下公式计算所述步距：
步距=最小步距+（最大步距－最小步距）×（1.0－斜率因子）。
2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，在执行所述斜率同步刀具路径应用程序执行之前，所述计算机实现的方法还包括以下步骤：利用所述计算机和所述建模应用程序执行所述轮廓零件的所述三维几何形状的表面离散化，以产生包括表示所述轮廓零件的所述三维几何形状的多边形的表面网格的所述表面。
3.根据权利要求2所述的计算机实现的方法，其中，执行所述轮廓零件的所述三维几何形状的所述表面离散化还包括：执行所述表面离散化以产生包括表示所述轮廓零件的所述三维几何形状的三角形、四边形、五边形、六边形以及多边形的组合中的一个或多个的所述多边形的表面网格。
4.根据权利要求2所述的计算机实现的方法，其中，确定所述表面的所述交点还包括：确定所述表面网格与当前水平面在所述当前Z坐标处的所述交点，以在所述当前水平面中定义向量的集合，并以从头到尾的布置对所述向量的集合进行排序，以产生用于所述当前Z坐标的所述轮廓刀具路径环。
5.根据权利要求2所述的计算机实现的方法，其中，执行所述轮廓零件的所述三维几何形状的所述表面离散化还包括：使用所述建模应用程序生成与表示所述轮廓零件的所述三维几何形状的所述表面间隔恒定的偏移距离的偏移表面，以考虑所述板材渐进成形刀具的板材渐进成形刀具尖端的板材渐进成形刀具尖端半径，并考虑坯料板材厚度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的计算机实现的方法，其中，为所述多个等距隔开的Z值中的每一个确定所述斜率因子还包括：为所述多个等距隔开的Z值中的每一个确定所述表面的所述斜率因子，以定义包括所述Z值和对应于所述Z值的所述斜率因子值的查找表的所述阵列。
7.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，计算所述步距还包括：当所述当前Z坐标在所述阵列中定义的所述Z值的两个相邻Z值之间时，使用插值来计算用于所述当前Z坐标的所述当前斜率因子。
8.一种用于生成用于轮廓零件的板材渐进成形的一系列斜率同步刀具路径的计算机实现的系统，所述计算机实现的系统包括：
计算机，所述计算机具有处理器装置和由第一计算机可读软件程序实现并且由所述计算机执行的建模应用程序，所述建模应用程序适于执行所述轮廓零件的三维几何形状的表面离散化，以产生表示所述轮廓零件的所述三维几何形状的多边形的表面网格；以及
由第二计算机可读软件程序实现并且由所述计算机执行的斜率同步刀具路径应用程序，所述斜率同步刀具路径应用程序适于：
沿着Z轴定义多个等距隔开的Z值，其中，所述多个等距隔开的Z值中的每一个与表示所述轮廓零件的所述三维几何形状的所述多边形的所述表面网格相交；
基于与所述多个等距隔开的Z值中的每一个相交的每个多边形的法向量的最大Z轴分量，为所述多个等距隔开的Z值中的每一个确定斜率因子，以定义Z值和对应于所述Z值的斜率因子值的阵列；以及
将对应于所述表面网格的开始部分的初始Z坐标设置为当前Z坐标；
所述斜率同步刀具路径应用程序然后适于迭代地：
将步距计算为最小步距和最大步距减去所述最小步距的百分比的和，以获得所计算的步距，所述百分比基于用于所述当前Z坐标的当前斜率因子，所述当前斜率因子是基于所述Z值和对应于所述Z值的所述斜率因子值的所述阵列来计算的；
将所述当前Z坐标递减所计算的步距；以及
确定所述表面网格与水平面在所述当前Z坐标处的交点，以在所述水平面中定义向量的集合，以产生用于所述当前Z坐标的轮廓刀具路径环，其中，所述斜率同步刀具路径应用程序创建多个轮廓刀具路径环，每个轮廓刀具路径环分别由斜率同步步距隔开，以获得所述一系列斜率同步刀具路径，
其中，所述计算机将输出文件发送到数控板材渐进成形机器，这使所述数控板材渐进成形机器沿着包括由所述斜率同步步距隔开的所述多个轮廓刀具路径环的所述一系列斜率同步刀具路径引导板材渐进成形刀具，以渐进地成形所述轮廓零件，
并且其中，根据以下公式计算所述步距：
步距=最小步距+（最大步距－最小步距）×（1.0－斜率因子）。
9.根据权利要求8所述的计算机实现的系统，其中，所述表面网格的所述多边形包括表示所述轮廓零件的所述三维几何形状的三角形、四边形、五边形、六边形以及多边形的组合中的一个或多个。
10.根据权利要求8至9中的任一项所述的计算机实现的系统，其中，所述建模应用程序生成与表示所述轮廓零件的所述三维几何形状的所述表面网格间隔恒定的偏移距离的偏移表面，以考虑所述板材渐进成形刀具的板材渐进成形刀具尖端的板材渐进成形刀具尖端半径，并考虑坯料板材厚度。
11.根据权利要求8所述的计算机实现的系统，其中，所述阵列包括所述Z值和对应于所述Z值的所述斜率因子值的查找表。
12.根据权利要求8所述的计算机实现的系统，其中，当所述当前Z坐标在所述阵列中定义的所述Z值的两个相邻Z值之间时，使用插值来计算用于所述当前Z坐标的所述当前斜率因子。
13.根据权利要求8所述的计算机实现的系统，其中，所述向量的集合以从头到尾的布置进行排序，以产生用于所述当前Z坐标的所述轮廓刀具路径环。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11586173B2 (en) * 2020-12-07 2023-02-21 The Boeing Company Offset surface transformations for generating CNC toolpaths
CN114932987B (zh) * 2022-01-21 2024-04-16 上海东欣软件工程有限公司 用于spd系统的船体板材自动套料实现方法及自动套料平台

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102847772A (zh) * 2012-09-19 2013-01-02 上海交通大学 一种基于零件形状特征的板料渐进成形方法
CN109226842A (zh) * 2018-08-21 2019-01-18 上海交通大学 一种采用二次插值生成板料渐进成形加工轨迹的方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013062827A1 (en) * 2011-10-24 2013-05-02 Northwestern University System and method for accumulative double sided incremental forming
US9676019B2 (en) * 2013-06-13 2017-06-13 The Boeing Company Determining part orientation for incremental sheet forming
US10162329B2 (en) * 2016-02-05 2018-12-25 Northwestern University Automated toolpath generation method for double sided incremental forming
US10162330B2 (en) * 2016-10-25 2018-12-25 The Boeing Company Methods and systems for generating a continuous helical tool path for parts having multiple central axes

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102847772A (zh) * 2012-09-19 2013-01-02 上海交通大学 一种基于零件形状特征的板料渐进成形方法
CN109226842A (zh) * 2018-08-21 2019-01-18 上海交通大学 一种采用二次插值生成板料渐进成形加工轨迹的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于NC代码的数控渐进成形有限元分析轨迹点提取研究;李佳良 等;机床与液压;43(23);21-24 *
基于残余高度的数控渐进2次挤压成形轨迹生成;朱虎 等;计算机辅助设计与图形学学报(10);1905-1912 *
数控渐进成形与激光切割集成的板材件加工轨迹生成;朱虎 等;计算机集成制造系统;22(09);2145-2152 *

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