一種彎扭長桁數模的展開重構方法技術

一種彎扭長桁設計數模的展開重構方法，在長桁設計數模工作樹中新建一個幾何體用于建立展開數模，通過建立局部笛卡爾坐標系，逐步轉換長桁的基礎特征和添加特征，較為準確地將長桁設計數模展開為適用于三坐標數控加工的展開板坯數模，從而達到提高加工效率，降低加工成本，節省原材料以及提高長桁成型性能的效果。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于飛機數字化制造領域，涉及一種彎扭長桁設計數模向制造數模的轉換方法，具體涉及。
技術介紹
長桁在飛機結構中大量運用，承受著全機的大部分升力和慣性載荷，同時也對飛機蒙皮起一定的支持作用，且往往隨蒙皮外形的變化而彎曲甚至扭轉。通常彎扭長桁的結構特點體現為:長桁由基礎特征和添加特征兩部分組成，其中基礎特征是指包括T字型、工字型、Z字型等在內的基礎結構，添加特征是指在基礎結構上添加的切邊、變寬度特征、耳片、孔等局部結構。基于上述結構特點，彎扭長桁設計數模的建模方法為:(1)作出長桁的基準線，在基準線上選取若干個點位，作出各點位處長桁基礎特征的截面草圖；(2)以長桁的基準線為引導線，通過各點位處的截面草圖拉伸出長桁的基礎特征；(3)在基礎結構上作出長桁的添加特征。目前彎扭長桁最常用的加工方法是:首先將長桁設計數模在三維CAD軟件中展開重構，建立長桁的展開板坯數模；然后用三坐標數控機床加工出該展開數模；最后采用彎扭成型等工藝將其成型為設計形狀。與傳統的直接采用五坐標數控機床進行加工的方法相比，這種加工方法效率高，節省材料，長桁成型性能好。所述的彎扭長桁設計數模的展開重構是指從長桁的設計數模出發，逆向求取成型長桁的展開板坯數模的過程，是長桁設計數模向制造數模的轉換過程。快速準確的彎扭長桁展開重構方法對于提高長桁加工效率、降低生產成本具有重要意義。文獻檢索表明，國內目前尚且鮮有關于這類彎扭長桁展開重構的文獻公開。
技術實現思路
本專利技術基于
技術介紹
中描述的彎扭長桁的結構特點和建模方法，提供，該方法從長桁的設計數模出發，通過局部笛卡爾坐標系逐步對長桁的基礎特征和添加特征進行轉換重構，最終較為準確地將長桁設計數模展開為適用于三坐標數控加工的展開板坯數模。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是:—種彎扭長桁設計數模的展開重構方法，包括設計數模的基礎特征和添加特征，其展開重構方法包括以下步驟:首先建立展開數模的基礎特征，具體步驟如下:(1-1)在長桁設計數模工作樹中新建一個幾何體用于建立展開數模，任意作一條直線作為展開數模的基準線；(1-2)將設計數模中截面草圖所在平面與長桁基準線的交點映射到展開數模的基準線上；(1-3)分別在設計數模中各截面草圖所在平面與基準線的交點處和展開數模中各映射點處建立局部笛卡爾坐標系，兩種數模中局部笛卡爾坐標系的坐標軸方向協調一致；( 1-4)將設計數模的所有截面草圖通過各自的局部笛卡爾坐標系轉換到展開數模中的對應局部笛卡爾坐標系中，得到展開數模的截面草圖；(1-5)以展開數模的基準線為引導線，通過展開數模的截面草圖拉伸出長桁的展開數模的基礎特征；其次建立展開數模的添加特征，具體步驟如下:(2-1)在設計數模中，提取可以重構添加特征的特征點；(2-2)在設計數模中，作出經過特征點的基準線法平面與基準線的交點，然后將交點映射到展開數模的基準線上；(2-3)分別在步驟(2-2)作出的設計數模中的交點處和展開數模中的交點映射點處建立局部笛卡爾坐標系，兩種數模中局部笛卡爾坐標系的坐標軸方向協調一致；(2-4)將設計數模中的特征點通過各自的局部笛卡爾坐標系轉換到展開數模的對應局部笛卡爾坐標系中，得到展開數模的特征點；(2-5)在展開數模中，參照設計數模中添加特征的生成方式，通過展開數模的特征點構造展開數模的添加特征。當長桁的添加特征多于一個時，重復步驟(2-1) (2-5)建立展開數模的其他添加特征。通過以上步驟，實現了長桁數模的展開重構，得到了長桁的展開板坯數模。本專利技術的有益效果是:通過建立局部笛卡爾坐標系，逐步轉換長桁的基礎特征和添加特征，較為準確地將長桁設計數模展開為適用于三坐標數控加工的展開板坯數模，從而達到提高加工效率，降低加工成本，節省原材料以及提高長桁成型性能的效果。以下結合實施例附圖對本申請作進一步詳細描述。附圖說明圖1是本專利技術實施例長桁的設計數模及其建模過程示意圖。圖2是本專利技術實施例長桁基礎特征的展開重構過程示意圖。圖3是本專利技術實施例長桁基礎特征的展開重構結果示意圖。圖4是本專利技術實施例長桁切邊的展開重構過程(一)局部示意圖。圖5是本專利技術實施例長桁切邊的展開重構過程(二)局部示意圖。圖6是本專利技術實施例長桁切邊的展開重構結果示意圖。圖中編號說明:1-設計數模的基礎特征、I’-展開數模的基礎特征、2-設計數模的切邊、2’-展開數模的切邊、3-設計數模的基準線、3’-展開數模的基準線、4-設計數模的截面草圖、4’-展開數模的截面草圖、5-設計數模中構造切邊2的平面、5’-展開數模中構造切邊2’的平面、6-設計數模中截面草圖4所在平面與基準線3的交點、6’ -交點6的映射點、7-設計數模中的特征點、7’ -展開數模的特征點、8-設計數模中經過特征點7的基準線法平面與基準線3的交點、8’ -交點8的映射點。具體實施例方式本專利技術提出的方法在CATIA、UG和Pro/E等三維CAD軟件中均可實現，為了方便期間，一般采用與長桁的設計建模軟件一致的軟件實施本專利技術。圖1給出的彎扭長桁由基礎特征I和切邊2構成，其中基礎特征I是以基準線3為引導線，拉伸截面草圖4獲得，切邊2是通過平面5分割基礎特征I獲得，圖中6為截面草圖4所在平面與基準線3的交點。在CATIA軟件中該長桁進行展開重構的過程如下:首先建立展開數模的基礎特征，具體步驟如下:(1-1)在長桁設計數模工作樹中新建幾何體用于建立展開數模，在展開數模上任意作一條直線作為展開數模的基準線3’。(1-2)將設計數模中截面草圖4所在平面與基準線3的交點6映射到展開數模的基準線3’上，得到映射點6’，參照圖2。(1-3)在設計數模中，以各交點6為原點建立局部笛卡爾坐標系0ΧΥΖ，坐標軸方向如下:X軸沿交點6處基準線3的切線方向，Y軸沿交點6處長桁底面的法線方向；在展開數模中，以各映射點6’為原點建立局部笛卡爾坐標系O’X’Y’Z’，坐標軸方向如下:Χ’軸沿展開數模的基準線3’的方向，Y’軸沿與X’軸垂直的任意方向；坐標軸正向參照圖2。( 1-4)采用定位變換操作，將設計數模中的所有截面草圖4通過各自的局部笛卡爾坐標系OXYZ轉換到展開數模中的對應局部笛卡爾坐標系O’X’Y’Z’中，得到展開數模的截面草圖4’，參照圖2。(1-5)在展開數模中，采用多截面實體操作，以基準線3’為引導線，通過截面草圖4’拉伸出展開數模的的基礎特征I’，如圖3所示。其次建立展開數模的添加特征，具體步驟如下:(2-1)提取平面5上不在一條直線上的三個點作為設計數模的特征點7，參照圖4。(2-2)在設計數模中，作出經過特征點7的基準線3的法平面與基準線3的交點8，然后將交點8映射到展開數模的基準線3上，得到映射點8’。(2-3)在設計數模中，以各交點8為原點建立局部笛卡爾坐標系0ΧΥΖ，坐標軸方向如下:X軸沿交點8處基準線3的切線方向，Y軸沿交點8處長桁地面的法線方向；在展開數模中，以各映射點8’為原點建立局部笛卡爾坐標系O’X’Y’Z’，坐標軸方向如下:Χ’軸沿展開數模的基準線3’的方向，Y’軸沿與X’軸垂直的任意方向；坐標軸正向參照圖5。(2-4)采用定位變換操作，將設計數模的特征點7通過各自對應的局部笛卡爾坐標系OXYZ轉換到展開數模的對應局部笛卡爾坐標系O’X’Y’Z本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種彎扭長桁設計數模的展開重構方法，包括設計數模的基礎特征和添加特征，其展開重構方法包括以下步驟：首先建立展開數模的基礎特征，具體步驟如下：（1?1）在長桁設計數模工作樹中新建一個幾何體用于建立展開數模，任意作一條直線作為展開數模的基準線；（1?2）將設計數模中截面草圖所在平面與長桁基準線的交點映射到展開數模的基準線上；（1?3）分別在設計數模中各截面草圖所在平面與基準線的交點處和展開數模中各映射點處建立局部笛卡爾坐標系，兩種數模中局部笛卡爾坐標系的坐標軸方向協調一致；（1?4）將設計數模中的所有截面草圖通過各自的局部笛卡爾坐標系轉換到展開數模中的對應局部笛卡爾坐標系中，得到展開截面草圖；（1?5）在展開數模中，以展開基準線為引導線，通過展開截面草圖拉伸出長桁的展開基礎特征；其次建立展開數模的添加特征，具體步驟如下：（2?1）在設計數模中，提取可以重構添加結構特征的特征點；（2?2）在設計數模中，作出特征點處長桁基準線的法平面與長桁基準線的交點，然后將交點映射到展開基準線上；（2?3）分別在步驟（2?2）作出的設計數模中的交點處和展開數模中的交點映射點處建立局部笛卡爾坐標系，兩種數模中局部笛卡爾坐標系的坐標軸方向協調一致；?（2?4）將設計數模中的特征點通過各自的局部笛卡爾坐標系轉換到展開數模的對應局部笛卡爾坐標系中，得到展開特征點；（2?5）在展開數模中，參照設計數模中添加特征的生成方式，通過展開特征點生成展開添加特征。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳金平，黨建衛，武杰，
申請(專利權)人：中航飛機股份有限公司西安飛機分公司，
類型：發明
國別省市：