飞机结构件数控加工的工序间模型构建

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1、分类号学号M201270368学校代码10487密级硕士学位论文飞机结构件数控加工的工序间模型构建学位申请人:王斌学科专业:机械电子工程指导老师:丁汉教授张小明副研究员答辩日期:2015年5月14日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringIntermediateProcessModelConstructionforCNCMachiningofAircraftStructuralPartsCandidate:WangBinMajor:MechatronicsEngi

2、neeringSupervisor:Prof.DingHanAssoc.Prof.ZhangXiaomingHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位

3、论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要飞机结构件是飞机机体骨架和气动外形的重要组成部分，在现代飞机设计过程中广泛应用。三维工艺设计涵盖工艺路线规划、加工资源选择、夹具工装设计、数控程序仿真优化、装配流程规划等

4、数控加工工艺准备工作，贯穿整个生产制造过程，工艺设计精度及效率关系到飞机结构件的数控加工精度和效率。工序间模型是当前加工工序完成后的毛坯形状，工序间模型直观地反映零件从毛坯到成品的加工过程，可用于指导后续工艺规划以及数控程序编制，进而提高三维工艺设计效率，加快工艺准备进度，为提高飞机结构件的数控加工效率奠定基础。本文围绕飞机结构件工序间模型构建的技术研究及软件开发展开研究，具体包括：（1）实现了飞机直壁结构件的工序间模型构建。首先，基于CATIA的面离散函数，研究了三角网格模型的快速生成算法；进而，将生成的三角网格模型与一组平行平面求交，提取结构件的特征轮廓；最后，对特征轮廓进行加工余量偏置生

5、成草图后，拉伸草图生成工序间模型实体。针对CATIA提供的平面曲线偏置算法存在计算速度慢和运行不稳定等缺点，研究了基于小线段的平面曲线偏置算法，通过局部自相交和全局自相交处理，实现了任意距离的平面曲线稳定快速偏置。采用两步偏置法分析了偏置轮廓的刀具可达性，基于偏置后的轮廓曲线，首先偏置获取无干涉刀心轨迹曲线，然后反向偏置生成了当前刀具的实际可加工轮廓。对轮廓曲线的点列数据进行圆弧拟合和样条曲线拟合，精简了轮廓曲线的点列数据。（2）实现了飞机复杂结构件的工序间模型构建。首先，将结构件的几何特征分为孔、筋、槽和外轮廓等加工特征；其次，针对单个加工特征，根据给定加工余量和刀具信息等工艺参数，创建切削

6、包络体，与构建的毛坯进行布尔差运算，实现了当前加工特征的工序间模型生成；最后，依次构建所有加工特征的切削包络体，与毛坯进行布尔差运算，得到了所有加工特征完成后的零件工序间模型。（3）基于CATIA二次开发接口和VisualStudio2005编程软件，使用C++语言开发了“工序间模型构建”系统，实现了飞机结构件的工序间模型自动快速生成。从建模速度、建模精度、工艺准确性三方面对系统进行了分析评价，结果表明该系统能够快速准确地生成工序间模型，满足工艺设计需求。该系统已成功在沈飞、哈飞等飞机制造企业获得应用，具有较好的应用效果。关键词：飞机结构件三维工艺设计工序间模型构建CATIA二次开发I华中科技

7、大学硕士学位论文AbstractAircraftstructuralpartsareimportantcomponentsofplanebodyskeletonandaerody-namicshapeandarewidelyusedinthedesignprocessoftheAircraft.3Dprocessplanningincludesprocessrouteplanning,machin