[发明专利]集成式飞机结构件数控加工能力测试模型及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞机结构件数控加工测试模型，尤其是一种集成了飞机结构件各种特征的可供实际加工或测试CAD（计算机辅助设计）/CAPP（计算机辅助工艺规划）/CAM（计算机辅助加工）软件性能的测试模型，具体地说是一种集成式飞机结构件数控加工能力测试模型及其应用。

背景技术

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，主要包括框、梁、肋等多种类型。飞机整体结构件的采用大大减少了飞机机体零件数目，减少了装配工作量，使飞机的制造质量显著提高。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，编程和加工难度大。国内各大型航空企业投入数百亿巨额资金购买大量先进的数控机床，但设备有效利用率低，其主要原因在于数控编程效率低、质量不稳定。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。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。因此基于特征的自动编程技术得到了越来越广泛的应用。

鉴于基于特征的自动编程技术在提高编程效率和质量的重要作用，目前各大CAD/CAM商业软件及研究机构都在进行基于特征的自动编程技术研究，并陆续有产品推出，但是飞机结构件数控加工编程作为CAM的高端需求，一直没有相应的测试模型与测试方法来评价通用CAD/CAM软件与专用自动编程系统的功能和性能，更无法测试专用自动编程系统之间的差别及优劣，因此很难综合评价自动编程系统在飞机结构件数控加工领域的应用情况。目前加工特征国际标准STEP AP224中定义的加工特征结构相对简单，主要包含型腔、狭槽、圆孔、平面、区域以及由这些特征相互之间形成的相交特征，没有定义筋特征、组合特征，也不包含自由曲面，主要是2.5轴或三轴加工特征，不能反应飞机结构件的几何特点与工艺特点，利用STEP AP224中定义的特征不能测试飞机结构件数控加工的各项能力与水平。

飞机结构件类型比较多，主要有框、梁、肋、壁板、接头等，飞机结构件由于气动外形、重量、装配等方面的严格要求，结构复杂，虽然加工特征类型相对稳定，但是加工特征属于复杂拓扑不固定特征，其构成元素类型、几何连接关系、拓扑元素数量都不固定，每种加工特征都有很多种变种。所以，发明一种能够代表飞机结构件加工特征特点，又能反映飞机结构件数控加工特点的测试模型的需求非常强烈。

发明内容

本发明的目的是针对目前因没有合适的测试模型对加工企业的综合加工能力、对软件提供商软件的适应能力以及相关学科的学生难以全面掌握飞机零件结构特征进行正确快速判断，进而会造成大量的前期判断成本增加的问题，设计一种集成式飞机结构件数控加工能力测试模型。

本发明的技术方案是：

一种集成式飞机结构件数控加工能力测试模型，所述模型包含飞机结构件典型特征及其组合，是一个双面零件，其中一面腹板高度不一，筋顶高低不一，定义为正面，另外一面腹板高度一致、筋顶高度一致，为反面。正面包含槽特征、筋特征、孔特征、相交特征及其组合，槽特征包含多层槽1、3、4、7、开口槽5、6、封闭槽1、2、3、4、7、开角槽1、6、7、闭角槽3、5、开闭角混合槽4、含下陷槽2、含凸台槽2，筋特征包含平顶筋33、斜顶筋34、曲顶筋35、独立筋20、开口筋21、22，孔特征的孔径从R2~R20不等分布24、、26、27、28，相交特征包含槽与孔相交23、24、多层槽相交、开口筋与槽相交、独立筋与槽相交等情况，特征之间的组合关系体现为大面积槽与多层槽组合、槽与筋的组合、槽与孔之间的组合、多层槽与开口槽之间的组合。反面包含反面槽特征、反面筋特征、外轮廓、反面侧孔特征及其组合，反面槽特征包含反面三角槽11、19、反面窄深槽12、18、反面开口槽14、16、反面封闭槽8、9、10、11、12、13、15、17、18、19、28、反面闭角槽10、11、12、反面开闭角混合槽15、反面单层槽8~19,28、反面下陷槽9、28，特征组合体现为反面小面积窄深槽、反面大面积槽、反面开口槽、反面单层槽之间的组合，外轮廓37含凸下陷31、凹下陷30、闭角、开角等情况，轮廓含有侧孔36。 

所述模型的尺寸为：600mm×400mm×100mm，整体轮廓呈n形，内轮廓25由呈C形的开闭角混合的自由曲面构成，最大开角角度和闭角角度均为15o。