面向特征的彈簧零件幾何信息表達

李 凡 ，王德成 ，張 林 ，程 鵬 ，2

（1.機械科學研究總院，北京 100044；2.北京科技大學，北京 100083）

1 引言

彈簧是重要的機械基礎件之一，已有螺旋彈簧、板類彈簧、桿類彈簧、彈性元件等四大類近1800個品種[1]。在不同的使用工況下，彈簧零件的種類形狀大小千差萬別，傳統建模軟件無法高效地對彈簧類零件進行描述與表達[2-3]，我國行業內對彈簧建模的研究也非常有限，已有研究也僅僅圍繞結構簡單的圓柱壓縮彈簧。隨著我國智能制造的發展，彈簧行業也積極部署參與智能化升級改造，其中彈簧產品的數字化實現顯得格外重要。目前受限于彈簧行業數字化水平，在進行彈簧加工時長期采用面向機床的加工方式，必須由人工將彈簧形狀參數轉化為機床各軸運動進給參數[4]，這種方式對調機者依賴程度高，且數字化、自動化水平與生產效率低下。彈簧是一種典型的面向特征的零件，可用面向特征的語言描述和表達彈簧零件信息，采用面向特征的建模與加工方式，能夠由彈簧的直觀幾何特征方便的生成彈簧零件與加工信息，極大地提高彈簧生產效率[5]。為此，在深入分析彈簧零件幾何結構特征，提出了一種面向特征的彈簧零件幾何信息表達模型，為面向特征的彈簧建模與加工打下理論基礎。

2 彈簧幾何結構分析

彈簧是一種典型的線材成形產品，其幾何實體模型可以描述為線材截面沿幾何中心線掃略生成。絕大多數彈簧零件均為等截面結構，因此對彈簧幾何形狀結構的分析與研究，可以簡化為對其幾何中心線形狀結構的研究。……