基于特征的数控编程技术在航空企业的推广应用

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1、基于特征的数控编程技术在航空企业的推广应用米李强1，李迎光1，刘旭1，汤立民2(1．南京航空航天大学机电学院，南京210016；2．中航工业成都飞机工业(集团)有限责任公司数控加工厂，成都610091)[摘要】针对国内航空企业飞机结构件数控编程中存在的重复工作量大、效率低、质量不稳定、规范性差等问题，通过面向多主机厂推广基于特征的数控编程技术，切实提高飞机结构件数控编程的效率与质量。首先概述了基于特征的快速程编(FBMNuAA)系统的整体架构，并且介绍了基于特征的数控编程技术在多家主机厂中的推广与应用情况，以及前期推广中遇到的问题，并提出了解决方案

2、。根据多主机厂多机型过百项飞机结构件的实际应用结果表明采用基于特征的快速程编系统进行数控编程，刀轨平均自动生成率超过90％，编程时间较传统编程方式平均缩短70％以上。关键词：飞机结构件；数控编程；特征技术；FBMNUAA；系统应用DOI：10．16080／j．issnl671．833x．2016．06．058李强机械工程硕士。研究方向为GAD／CAM，cAPP智能集成技术、复杂自由曲面加工技术。飞机结构件是构成飞机机体骨架和气动外形的重要组成部分，主要+基金项目：国家科技重大专项(2012ZX04010041)。58航空制造技术·2016年第6期包

3、括框、梁、肋等多种类型⋯。新一代飞机的高指标也对其结构件提出了更高要求，有着零件整体化、尺寸大型化、加工复杂化、材料多样化等特点，这些特点使得飞机结构件结构复杂，加工特征多，包含大量自由曲面、相交特征和特殊加工区域，数控编程难度大【2】。国内各大型航空企业投人数百亿巨额资金购买大量先进的五轴数控机床，但设备有效利用率低，其主要原因在于数控编程重复工作量大、效率低、质量不稳定。难度大、重复工作量多、效率低主要是由于飞机结构件数控编程过程中需人工捡取大量几何、设置大量参数和创建大量辅助几何。飞机整体结构件的采用大大减少了飞机机体零件数目，减少了装配工作

4、量，使飞机的制造质量显著提高。随着整体件、薄壁件及特种材料件的增多，数控编程工作量大幅度增加，飞机结构件的数控编程日益成为影响飞机研制周期的重要瓶颈之一。基于特征的数控编程技术以加工特征为信息载体，能有效集成加工知识和经验，是数控编程技术发展的重要趋势【3】。基于现阶段航空主机厂中飞机结构件数控编程的现状，在主机厂中进行基于特征的数控编程技术的推广与应用有着重要的意义。特征编程技术不仅能有效提高数控编程的效率与质量，更能将工艺员从繁重的数控编程工作中解脱出来，重新回归到工艺本身，在积累总结已有工艺知识的同时，不断拓展新工艺。快速程编系统FBM—NU

5、AA的功能架构以基于特征的数控编程技术为核心的快速程编FBM_NUAA系统经过近10年的开发与应用，系统不断完善，目前已包含5大模块，近20项功能，并以航空结构件数控加工领域为基础实现了向航空发动机以及航天领域进行扩展。FBM—NUAA系统的整体功能架构如图1所示，包括系统设置、加工特征识别、工艺决策、刀轨生成、编程工具箱。系统设置：主要进行用户工作目录、数据库地址以及在线更新地址的设定。系统计算过程中特征识别、刀轨生成等信息会保存在用户工作目录中。数据库目录设定主要用于配置机床库、刀具库、切削参数库等工艺资源库。在线更新地址完成设置之后，当服务器

6、上有新版本系统发布之后，FBM—NUAA系统能够完成新版本的在线更新，维护升级方便。加工特征识别：根据零件实体模型，建立全息属性面边图【4l与属性体。边点图陋1自动识别加工特征。在自动加工特征识别的基础上，为了进一步提高加工特征识别的准确率，用户可以使用交互识别功能对自动加工特征识别结果进行局部修正。完成特征识别之后输出特征识别结果，以便下游工艺决策模块调用。零件辅助几何创建：由于下发的零件数模具有不可更改性，禁止任何数据的添加与删除，所以在数控程编过程中工艺员需要新建空白零件以便保存各类辅助面线，然后通过装配模块将新建零件添加到原始零件中，该过程

7、比较繁琐。系统中辅助几何空间创建功能可以自动创建辅助几何存储零件，与原始零件组成装配工艺决策：主要包括飞机结构件中各类典型特征(筋顶、内型、腹板、转角等等)的工艺决策，决策过程主要包括加工特征排序、加工特征驱动几何重构、生成加工操作、加工操作优化排序等步骤。作为系统的核心功能，经过前期应用实践，该部分功能得到了极大的完善，为了提高系统的使用效率以及易用性，将总体工艺决策模块进行了工具化处理，形成了针对各类特征的工艺决策工具，包括筋顶工艺决策工具、内型工艺决策工具、腹板工艺决策工具、转角侧铣工艺决策工具、转角插铣工艺决策工具等。刀轨生成：在生成所有加

8、工操蘑曼雪三蚕三三i手三F⋯j震薹薹．{簟作目录设置数据库设置在线更新设置蓊讨薰匿识别IL—么／L—_7——么／_____