[发明专利]飞机复杂构件数控加工工装定位器自动设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞机复杂构件数控加工工装定位器的一种自动设计方法，用于飞机复杂构件数控加工工装CAD系统设计与开发，属于飞机制造工装智能设计技术领域。

背景技术

在飞机制造领域，定位器用于保证所定位的工件处于正确、可靠的位置以及各部件的互换和对接接头的协调等。随着我国飞机制造业水平的大幅提升，整体壁板和隔框等复杂构件在现代飞机结构中的应用，使飞机数控加工工装结构也发生了相应的变化。定位器因其定位准确、节省空间、方便美观等优点，在设计和生产中越来越多地被采用，已成为飞机制造工装中主要的定位元件，因而其设计将成为影响工装的研制效率和周期的关键因素之一。在工装CAD系统中，定位器的一般设计过程包括数据准备、零件造型和装配建模等三个阶段。由于定位器结构复杂、形式多样等原因，整个设计过程繁琐，而且在数据准备中存在人为的计算失误，导致最终的设计结果出现结构尺寸不协调、定位器与产品或者工艺接头间的定位关系不准确等问题。实现定位器的自动设计，可以进一步简化工装设计过程并提高工装设计效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够在专业三维CAD系统或是能够移植并嵌入通用三维CAD系统的飞机复杂构件数控加工工装定位器自动设计方法，从而实现飞机复杂构件数控加工工装定位器自动化智能化快速设计，进一步简化工装设计过程，提高工装设计效率。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种飞机复杂构件数控加工工装定位器自动设计方法，其特征在于：将定位器自动设计分为工作件自动设计、标准定位器自动选取和定位器参数自动建模三部分；

所述的工作件自动设计包括头部设计、基体设计和工作件组装等，其中：头部设计：包括确定头部的形状类型及计算头部的坐标系和形状参数；基体设计：包括确定基体的形状及计算基体的坐标系和形状参数；工作件组装：包括计算工作件的坐标系、装配头部和基体以及建立工作件的参数模型；所述的标准定位器自动选取：确定标准件的类型和规格；

所述的定位器参数自动建模：包括计算定位器的坐标系，按照工作件与标准定位器之间的装配关系，生成完整的定位器参数模型。

所述的定位器结构模型为：

   <定位器>::＝(<坐标系>，<标准定位器>，<工作件>)

   <标准定位器>::＝(<坐标系>，<航标>，<规格>，<主尺寸>{，<主尺

寸>})

   <工作件>::＝(<坐标系>，<基>，<头>)

   <基>::＝(<局部坐标系>，<基类型>，<长度>，<宽度/直径>，<厚度

>，<孔径>，

          <孔深度>，<导孔径>，<导孔深度>，<导孔距>)

   <基类型>::＝<柱>|<块>

   <头>::＝(<坐标系>，<耳>{，<耳>})

 <耳类型>::＝<柱形耳>|<弧形耳>|<方形耳>|<扇形耳>。

所述的头部设计分为头选型、耳参数计算和耳选型三种过程；通过头型推理依据来确定头的类型；通过耳参数计算来确定耳形状的定义参数，并根据参数的取值，来判断耳的形状类型；通过耳选型来确定耳的类型为柱形、弧形、方形或者扇形；所述的基设计：包括基选型及其参数计算，来确定基的类型是柱形还是块形，通过基与耳、标准定位器以及产品接头间的直接和间接几何关联，来计算基的具体参数。

所述的标准定位器自动选取流程如下：

(1)计算标准定位器的可定位域：

计算过程为：

①根据产品接头位置和方向，确定定位器工作面；

②应用工作面计算支撑元件的截面和截面尺寸；

③根据支撑元件截面尺寸，计算各类型中所有规格定位器的单域；

④根据支撑元件截面位置及可定位域定义系的设定，计算可定位域定义系在工装设计坐标系中的位置和坐标轴方向。

(2)计算产品接头位置：

计算过程为：

①根据复杂构件设计坐标系在工装设计空间内方位，计算产品接头在工装设计坐标系中的位置；