基于工藝過程的飛機結構件自動編程加工單元優化排序方法技術

本發明專利技術提供一種基于工藝過程的飛機結構件自動編程加工單元優化排序方法，具備：工藝過程構建，根據輸入的工藝方案文件，通過深度遍歷工藝方案的樹狀結構，構建零件的加工工藝過程；加工單元分組，根據給定的工藝方案，得到一組刀具序列，根據刀具序列中刀具關聯的加工單元，目標加工單元與實時補加工單元，不同類型補加工單元和工藝的特殊要求，建立加工單元分組規則，將加工單元分為四級單元組；加工單元排序，基于工藝過程對加工單元組進行排序，建立加工單元排序規則；分層加工排序，采用整體分層和虛擬分層兩種分層方法，減少粗加工變形，實現分層加工排序。采用本方法，排序結果符合實際工藝要求，有效減少加工過程中的干涉與過切，且加工路徑短、加工效率高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種，用于飛機結構件數控編程中加工單元的自動優化排序，屬于飛機數字化制造
。應用該方法，可以實現加工單元的優化排序，排序結果高度符合工藝要求且減少加工路徑，提高飛機結構件數控加工的設計效率和質量，從而縮短飛機研制周期。
技術介紹
計算機、編程以及高速切削加工等數控相關技術的快速發展與廣泛應用推動了飛機結構件制造技術的發展，現代飛機普遍采用性能優越的整體薄壁結構件。但是，由于整體結構件具有結構復雜、制造精度要求高且加工難度大等特點，現有的工藝準備和數控編程方式已成為進一步提高飛機整體結構件制造質量和效率的最主要制約因素。例如，現有加工的排序主要靠人工排序完成，或集中于特征的加工排序，排序復雜，效率低，路徑長，難以滿足工藝要求；加工排序問題可以歸結為加工單元的排序問題，加工單元是工藝過程中具備一定加工方法的最小加工對象，目前針對加工單元的優化排序僅局限于機床、工裝、刀具、加工參數等加工操作操作關聯項中的局部單項或幾項參數的選取與優化，或者工步內的排序，尚未綜合考慮整體零件從工藝層面和加工路徑層面的綜合排序，難以滿足工藝要求且無法保證較短的加工路徑。因此，研究，提高數控加工的質量和效率，降低加工成本已成為高效數控加工技術急需解決的問題。
技術實現思路
為了解決上述存在的技術問題，本專利技術提供一種，該算法可實現基于工藝過程的加工單元排序及路徑規劃，解決實際編程過程中人工排序效率低下、路徑長，以及自動編程工藝決策時的組合爆炸問題，使加工排序過程符合實際加工工藝要求，并顯著減少空走刀時間，提高零件加工效率。本專利技術的目的是通過下述技術方案實現的:一種，其特征在于:該方法實現的主要步驟有:1)工藝過程構建；2)加工單元分組；3)加工單元排序；4)分層加工排序；5)形成數控加工鏈。所述步驟I)工藝過程構建:根據輸入的工藝方案文件，通過深度遍歷工藝方案的樹狀結構，構建零件的加工工藝過程；最后按照工藝過程得刀具序列；所述步驟2)加工單元分組，根據給定的工藝方案，可得到一組刀具序列，根據刀具序列中刀具關聯的加工單元，目標加工單元與實時補加工單元，不同類型補加工單元和工藝的要求，建立加工單元分組規則，將加工單元分為四級單元組；所述步驟3)加工單元分組后，基于工藝過程對加工單元組進行排序，建立加工單元排序規則；所述步驟4)采用分層粗加工方式，通過整體分層和虛擬分層兩種分層方法，實現分層加工排序；所述步驟5)根據每把刀具的加工單元序列，與加工方案融合，形成最終的數控加工鏈。所述步驟2)中，建立加工單元分組規如下:規則1，針對一級單元成組:設(^，(32采用的刀具分別為Vt2，機床分別為m1、m2，所在程序段分別為Pp P2，工步分別為S1、S2，工序分別為，工位分別為Op O2，如果同時滿足 ti = t2, Hl1 = m2, P1 = P2, S1 = S2, !T1 = r2, O1 = O2,那么 C1, C2 屬于同一個一級單元組。規則2，針對二、三級單元成組:設Cl，C2屬于同一個一級單元組，且主類型分別為tml、tDfi，所在工步分別為。如果〖ml = 1^，則C1, C2屬于同一個二級單元組。此外,如果tsl = ts2，則C1, C2屬于同一類型的實時補加工組，即同一個三級單元組。規則3，針對四級單元成組:設Cl，C2屬于同一個三級單元組，所在的層面分別為I1,12，如果I1 = 12，則C1, C2屬于同一個四級單元組。所述步驟3)中，加工單元排序規則如下:規則4，針對宏觀排序:設S11,貧...Jf為所有一級單元組的初始序列，且為無序狀態。按深度遍歷工藝方案，得到加工序列g” g2,…，gm，其中&的刀具為ti;程序為Pi，工步為Si,工序為ri;工位為Oi,機床為IV I≤i≤m。設S1的刀具為t」,程序為P」,工步為S」,工序為r」,工位為O」,機床為!?」,如果滿足tj = ti; ρ」=Pi, Sj = Si, Tj = ri； Oj = Oi, Hij=Hii,那么將S/放在新序列的第i個位置，j = I, 2，最終形成新的一級單元組序列S11,S12...,S1M.規則5，針對刀具層排序:設機床為m，工位為O，工序r，工步為S，程序為ρ時，刀具ti關聯的補加工單元組為，目標單元組為S》,并且S 1又可分為若干三級單元組初始序列筆n,矣12，...，#，I≤η。在機床為m，工位為O的前提下，工序r的前工序序列為T1, r2,..., r1； I≤ l,rk的工步序列為Skl, Sk2,…，’ h≤I, I≤k≤I。在工序r,工步s的前工步序列為S1, S2,…，sb,可知在機床為m,工位為ο的前提下,工步s的前工步序列為sn，S12,…，々V s21，S22,...，S2A2,…，S1, S2,…，sb,提取》S?1，卻2,…,^的補加工工步類型，并按照序列 sn，S12,...，Av S21, S22,...，s2hi,..., S1, S2,..., Sb順序對筆11，矣12，...，^η進行排序，生成基于工藝過程的補加工序列卻f' ,...,Sf '，再添加目標單元組.片，完成基于工藝過程的刀具層排序。所述步驟4)中分層方法的具體步驟如下:(I)整體分層:在整體角度上，以刀具關聯所有域元的最大高度差為總高度h，并用步距Sa對h均分，生成全局分層I1, I2,…，lm，m≥ 1，并將刀具關聯的加工單元根據Z坐標值劃分到層間隔'i+1 (Ii, li+1)中，完成四級單元分組。按照自上而下的順序，如果加工單元滿足:<{zcot+zab)l2<zlM則將該加工單元劃分到層間隔Vi，i+1，其中h，zU分別為層面Ii和Ii+的Z向坐標值。(2)虛擬分層:當粗加工選用多把刀具時，每把刀具可加工的域元較少且分散，導致整體分層方式在每一層面的空走刀較多，效率低。為減少空走刀并減少側壁的應力變形，采用虛擬分層方法，即將橫向鄰接且軸向相交的加工單元集中形成的虛擬層面。其中，橫向鄰接是加工單元間互為異域并列關系且所在域元間具有公共的薄壁過渡結構。軸向相交是指兩加工單元在軸向高度范圍存在一定的重疊，用數學形式可表達為:Range{zcobVzml )f]Range(z(ob2,zm2) Φ 0其中，Range (ζωΜ, ζω?1)為加工單元C1的軸向加工范圍，Range (zub2, ζω?2)為加工單元C2的軸向加工范圍。本專利技術的有益效果:應用本專利技術提出的的效果如下:(I)實現了基于工藝方案描述的工藝過程對機床、工位、工序、工步、程序至刀具節點的宏觀排序；(2)對刀具關聯的加工單元進行多級分組，并同樣基于工藝過程對同級別加工單元組進行排序。總而言之，采用本專利技術提出的是全面考慮了宏觀工藝流程及工步內的排序，有效融合了工藝級與幾何級的排序，排序結果符合實際工藝要求，有效減少加工過程中的干涉與過切，且加工路徑短、加工效率高，將極大提高數控加工的質量，縮短制造乃至整個飛機生產周期。【附圖說明】圖1為基于工藝過程排序層次圖。圖2為加工單元分組示意圖。圖3為橫向鄰接示意圖。圖4為本專利技術方法實現的流程圖。【具體實施方式】本專利技術是建立在CAD/CAM系統平臺上，實現本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于工藝過程的飛機結構件自動編程加工單元優化排序方法，其特征在于：該方法實現的主要步驟有：1)工藝過程構建；2)加工單元分組；3)加工單元排序；4)分層加工排序；5)形成數控加工鏈。所述步驟1)工藝過程構建：根據輸入的工藝方案文件，通過深度遍歷工藝方案的樹狀結構，構建零件的加工工藝過程；最后按照工藝過程得刀具序列；所述步驟2)加工單元分組，根據給定的工藝方案，可得到一組刀具序列，根據刀具序列中刀具關聯的加工單元，目標加工單元與實時補加工單元，不同類型補加工單元和工藝的要求，建立加工單元分組規則，將加工單元分為四級單元組；所述步驟3)加工單元分組后，基于工藝過程對加工單元組進行排序，建立加工單元排序規則；所述步驟4)采用分層粗加工方式，通過整體分層和虛擬分層兩種分層方法，實現分層加工排序；所述步驟5)根據每把刀具的加工單元序列，與加工方案融合，形成最終的數控加工鏈。

【技術特征摘要】
1.一種基于工藝過程的飛機結構件自動編程加工單元優化排序方法，其特征在于:該方法實現的主要步驟有:1)工藝過程構建；2)加工單元分組；3)加工單元排序；4)分層加工排序；5)形成數控加工鏈。 所述步驟I)工藝過程構建:根據輸入的工藝方案文件，通過深度遍歷工藝方案的樹狀結構，構建零件的加工工藝過程；最后按照工藝過程得刀具序列； 所述步驟2)加工單元分組，根據給定的工藝方案，可得到一組刀具序列，根據刀具序列中刀具關聯的加工單元，目標加工單元與實時補加工單元，不同類型補加工單元和工藝的要求，建立加工單元分組規則，將加工單元分為四級單元組； 所述步驟3)加工單元分組后，基于工藝過程對加工單元組進行排序，建立加工單元排序規則； 所述步驟4)采用分層粗加工方式，通過整體分層和虛擬分層兩種分層方法，實現分層加工排序； 所述步驟5)根據每把刀具的加工單元序列，與加工方案融合，形成最終的數控加工鏈。2.根據權利要求1所述的一種基于工藝過程的飛機結構件自動編程加工單元優化排序方法，其特征在于:所述步驟2)中，建立加工單元分組規如下: 規則I，針對一級單元成組:設C1, C2采用的刀具分別為tp t2,機床分別為Iii1、m2,所在程序段分別為Pp P2，工步分別為Sp S2，工序分別為，工位分別為Op O2，如果同時滿足tl = t2, Hl1 = m2, P1 = P2, S1 = S2, !T1 = T2, O1 = O2,那么 C1, C2 屬于同一個一級單元組；規則2，針對二、三級單元成組:設C1, C2屬于同一個一級單元組，且主類型分別為tml、tnfi，所在工步分別為tSl、tS2。如果tml = tm2,則C1, C2屬于同一個二級單元組。此外,如果tsl = ts2,則C1, C2屬于同一類型的實時補加工組，即同一個三級單元組； 規則3，針對四級單元成組:設C1, C2屬于同一個三級單元組，所在的層面分別為I1,12，如果I1 = 12，則C1, C2屬于同一個四級單元組。3.根據權利要求1所述的一種基于工藝過程的飛機結構件自動編程加工單元優化排序方法，其特征在于:所述步驟3)中，加工單元排序規則如下:規則4，針對宏觀排序:設勾，宄…，力所有一級單元組的初始序列，且為無序狀態。按深度遍歷工藝方案，得到加工序列&，g2,…，gm，其中&的刀具為ti;程序為Pi，工步為Si,...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳樹林，杜寶瑞，周敏，趙璐，王芳，李文強，
申請(專利權)人：沈陽飛機工業集團有限公司，
類型：發明
國別省市：遼寧;21