工藝模型型面數據表達技術研究

楊開海，李仁花，陳志敏，劉洋洋

（航空工業洪都，江西 南昌，330024）

0 引 言

工藝模型作為飛機零件生產過程中的制造依據越來越重要，由于缺乏工藝模型型面數據統一表達方式的積累，以及工藝模型型面數據用于知識庫、專用開發軟件及CATIA 之間對接的數據在行業內一直沒有明確的規范要求，以至于在知識庫、專用開發軟件及CATIA 之間集成問題一直困擾著軟件開發人員和軟件使用人員。 面向多型號產品快速、高效研制和生產對企業現有制造工藝極限性能不斷提出新的要求，面對越來越多的軟件之間存在的集成問題，為了方便使用人員的快速操作、軟件之間的快速集成及改變企業工藝模型型面數據空白的現狀，本文主要研究了工藝模型型面數據表達的內容及形式，可用于解決知識庫與CATIA 二次開發軟件之間的集成對接問題，提高產品研制效率。通過規范工藝模型型面數據的統一表達形式和內容，并進行轉化應用，促進了鈑金件手工成形向精密成形的轉變。

1 工藝模型型面數據表達技術研究目標

1.1 工藝模型數據應用的目的

鈑金件工藝模型是工藝參數設計、成形模具設計、數值模擬、數控指令生成等制造業務的依據，由于使用軟件各異，對工藝模型有不同的應用目的，具體包括：

1） 回彈預測：對 CAD 型面數據離散為成形單元，采用解析計算、知識庫進行回彈量計算。

2） 數值模擬：對CAD 模型或型面數據，在軟件中劃分為網格進行計算。

3） 工裝設計：對CAD 模型，用于工裝模型的設計。

4） 數控編程：對CAD 模型型面離散為點或線，添加工藝參數后，按照設備數控指令格式產生數控程序。

1.2 工藝模型數據表達的方式

如圖1 所示，通過將鈑金件工藝模型以不同格式進行表達和轉換，數字化驅動鈑金件生產過程的參數設計、成形仿真、數控指令生成等，采用三種方式進行數據的集成應用。

圖1 制造模擬量向數字量的轉換過程

1） 以模型原格式表達： 當兩個系統采用同一平臺時，CAD 模型直接應用，如模型設計與工裝設計。

2） 以標準數據格式表達： 當兩個系統為通用商業軟件時，將CAD 模型轉換為IGES 格式，如CAD 模型數據應用于CAE 的數值模擬。 數值模擬結果以STL 格式返回。

3） 以專用數據格式表達：當有知識庫、數控編程等專用軟件集成應用時， 從CAD 模型中提取型面數據并采用基于XML 的專用格式表達， 實現異構平臺之間的數據傳遞和應用。 XML 是一種可擴展的標記語言，可以用于描述幾何特征數據，為數據請求者和提供者提供對數據的一致描述。

2 工藝模型型面數據表達技術研究詳細內容

型材、壁板等鈑金件結構各具特點，根據其在工藝、 工裝和數控指令生成過程中的應用要求， 采用XML 表達鈑金件工藝模型型面數據。 建立鈑金零件結構特征信息標記的標準模式，使工藝模型幾何信息實現傳遞和應用。

2.1 整體壁板工藝模型數據表達

如圖2 所示， 壁板零件具有復雜雙曲率外形，同時還具有整體加強凸臺、口框、肋及筋條等內部結構，由工藝參數計算和數控指令生成，要求表達噴丸路徑信息，包括：型面各點曲率、厚度等幾何信息和工藝參數信息，工藝模型數據內容如圖3 所示，數據格式如表1 所示。

圖2 壁板零件

圖3 壁板零件工藝模型數據內容

2.2 型材零件工藝模型數據表達

如圖4 所示，型材零件腹板為平面，外緣輪廓線變曲率、緣板變斜角、帶有下陷結構。面向回彈補償量計算和型面重構，要求表達輪廓線的幾何信息，數據內容如圖5 所示，數據格式如表2 所示。

圖4 型材零件

表1 壁板零件工藝模型數據的表達

圖5 型材零件工藝模型數據內容

3 結 語

本文通過對鈑金件工藝模型型面數據表達的建立和分析，詳細闡述了鈑金件工藝模型型面數據表達的目的和形式；提出了整體壁板及型材等零件對工藝模型型面數據的要求；給出了鈑金件工藝模型型面數據詳細表達內容和方式，為壁板和型材等典型鈑金件工藝模型實現在不同軟件工具之間的集成提供了指導性依據， 推進了鈑金件工藝模型型面數據表達應用，保證了鈑金件工藝模型在不同軟件工具之間的快速設計。該技術方法在長期工藝數模建模的實踐中總結而來并進行了推廣驗證和完善，符合企業目前的生產情況，可供同類企業參考。

表2 型材零件工藝模型數據格式