一种飞机蒙皮无余量数控铣切方法

摘要

本发明公开一种飞机蒙皮无余量数控铣切方法，通过三维扫描装夹完的蒙皮，获的蒙皮实际位姿和形状点云，在柔性工装上附加机加原点适配器和装配孔适配器从而获得附加机加原点适配器和装配孔适配器点云数据；采用点云拟合技术拟合出装配孔位姿和工装原点坐标系；采用有限元技术将理论数模铣切边界映射到蒙皮点云形面作为铣切边界；以机加原点坐标系作为机加原点，铣切边界作为加工路径编写数控加工程序。应用数控机床以机加原点适配器为参照建立实际加工原点，实施加工。该工艺方法对各夹持点定位精度要求不高，可极大简化柔性工装的生产成本。

主权项

一种飞机蒙皮无余量数控铣切方法，基于吸盘式柔性工装，其特征在于，所述吸盘式柔性工装上设有装配孔适配器和机加原点适配器，所述方法包括如下步骤：(1)数模虚拟装配：依据蒙皮毛坯形状和装配孔位置信息，使用柔性工装点阵规划软件将蒙皮毛坯数模和柔性工装数模装配在一起组成装配数模，该装配数模中柔性工装上的装配孔适配器的定位点和法线与蒙皮毛坯上的装配孔的定位点和法线重合，依据装配数模生成柔性工装上各吸盘夹持点数据、以及装配孔定位器的定位点和法线数据；(2)柔性工装调形和蒙皮毛坯装夹：参照装配数模和蒙皮毛坯形状，调整柔性工装上各吸盘或边夹持器到装配数模生成的理论位置附近，协同调整柔性工装上装配孔适配器、机加原点适配器和蒙皮毛坯，使装配孔适配器定位点和法线，与蒙皮毛坯上的装配孔定位点和法线对齐，并锁紧；微调柔性工装上各吸盘或边夹持器，使夹持住蒙皮；(3)扫描装夹后的蒙皮毛坯、生成点云及点云处理(3.1)扫描生成点云采用三维扫描设备对装夹好的柔性工装和蒙皮毛坯进行扫描，并生成点云，对生成的点云进行简化处理，移除无关点云，最后得到点云数据；该点云数据包括蒙皮毛坯点云、两个装配孔适配器点云和两个机加原点适配器点云；(3.2)点云关键信息识别选择两个装配孔适配器点云，分别按最小二乘拟合出圆柱的侧面和顶面，进而计算出圆柱的轴线和装配孔圆心点数据；以两个机加原点适配器点云的上平面点云为数据源，拟合平面Ⅰ，作为机械加工程序的X—Y面；以两个机加原点适配器点云的侧面点云为数据源，拟合平面Ⅱ，平面Ⅱ与X—Y面的交线作为X轴；在X—Y面内与X轴垂直的线作为Y轴；以一个机加原点适配器点云的端面点云为数据源，拟合平面Ⅲ，以平面Ⅲ、平面Ⅱ、和平面Ⅰ的交点作为原点，按照右手法则建立直角坐标系的Z轴；。(3.3)边界映射将蒙皮毛坯点云数据作为单元节点，建立有限元壳网格，设置属性为刚体属性；导入蒙皮零件数模作为柔性体，以蒙皮零件数模上的两个装配孔圆心点和法线固定蒙皮毛坯点云和蒙皮零件数模；在蒙皮毛坯点云和蒙皮零件数模间建立无摩擦面一面接触；在蒙皮零件数模上施加压力，使蒙皮零件数模与蒙皮毛坯点云贴合，贴合度在设定的误差范围内，生成贴合完的模型间隙云图；(3.4)点云数模处理及机加程序生成采用有限元分析后处理技术提取出蒙皮零件数模与蒙皮毛坯点云贴合后的边界节点及法线，再将边界节点及法线信息导入Catia蒙皮毛坯点云中，以提取出的边界信息作为数控编程的边界，以(3.2)中提取出的机加原点坐标系作为机加原点编写数控加工程序；(4)采用机床的工件定位系统，在柔性工装上应用机加原点适配器找出蒙皮机加原点，并在机床坐标系中的修正偏差，最后实施机械加工。