沈阳飞机工业（集团）有限公司 辽宁省沈阳市 110850
摘要：为在飞机蒙皮工件加工制造中，满足蒙皮工件的各项质量要求。本文结合飞机蒙皮工件中运用快速编程技术的必要性，通过分析飞机蒙皮工件特征，对基于特征的快速编程技术，在飞机蒙皮工件中的有效运用展开分析。同时提出蒙皮特征识别、刀轨生成对快速编程技术实践的支撑价值，希望给予相关从业者建议与参考。
关键词：快速编程；特征；飞机；蒙皮工件
引言
飞机蒙皮工件在各项新型加工技术的运用中，虽然能够完善蒙皮工件基本性能。但是在蒙皮工件加工制造中，还应为各项工艺实践提供更为精准、快速的编程条件。因此，本文对可结合蒙皮工件加工特征的快速编程技术做出简单阐述，旨在保障飞机蒙皮工件加工质量，健全飞机蒙皮工件加工体系。
一、飞机蒙皮工件中运用快速编程技术的必要性
蒙皮镜像顶撑铣削技术所发起的飞机蒙皮制造改革，能够改变原有化铣工艺中存在的能耗高、污染严重、材料回收率低等问题。该技术是基于顶撑装置、铣削刀具功能的协同效应，提前预防飞机蒙皮工件制造时的加工颤振现象，并通过控制系统、超声波实时监测确保飞机蒙皮工件的加工精度[1]。同时在多柔性装夹系统运行中，保证蒙皮工件加工稳定性、刚性。由于蒙皮镜像顶撑铣削技术可集切边、减薄等工序于一体，且具有一次装甲状态下加工蒙皮工件的作用。所以在该技术实践中，其数控编程要求明显增高，而传统软件编程效率无法满足蒙皮镜像顶撑铣削技术的应用需求。为此，应在飞机蒙皮工件制造中，结合镜像顶撑铣削工艺，运用快速编程技术，快速生成基于飞机蒙皮特征的刀具生成轨迹，满足飞机蒙皮工件高质量、高速率加工需求。
二、飞机蒙皮工件特征分析
飞机蒙皮工件曲面特征，会在实际设计期间因曲率变化使得碎面较多、相交特征明显，导致风机蒙皮工件特征识别难度较大。为有效识别蒙皮工件相交特征，可采用体分解、Step－NC、混合式等识别手段。但在蒙皮工件曲面特性所产生的相交特征影响下，现有识别方法将难以应用在蒙皮数控编程中。因此，需采用辅助几何、工艺存在作用关系，且蒙皮特征识别结果能够迭代的识别方式[2]。具体来说，结合数控加工时，蒙皮工件加工刀具轨迹算法的多元化特征，相关人员需以实现最短路径、跳刀次数，最大切块为目标，对刀具位置的轨迹进行计算，并获取该算法所依赖的特征拓扑信息。另外，蒙皮镜像顶撑铣削期间，刀具轨迹应符合无残留、无重叠、步距相同等要求，所以相关人员还应在掌握蒙皮工件加工特征拓扑信息后，生成符合以上要求的刀具移动轨迹。
三、基于特征的快速编程技术在飞机蒙皮工件中的实践
（一）蒙皮镜像顶撑铣数控编程
其一，建立辅助几何。飞机蒙皮工件加工制造中，其设计模型中存在的碎面信息较多，使得数控编程难度增大。但在蒙皮镜像顶撑铣削数控编程作用时，却需要获取大量特征信息。所以在该编程捡取、识别蒙皮工件特征时，应建立新型工艺曲面将现有碎面替换掉。而飞机蒙皮工件的各层特征，却在和其他特征存在相交关系时，几何拓扑、驱动几何将变得不完整，需人工建立辅助结合，恢复、构造工件特征驱动面，支撑各层特征快速编程，提高编程效率。
其二，明确刀具轨迹。飞机蒙皮工件出产时，会生成阶刀差，并且在加工系统厚度监测设备，监测出阶刀差位置后，系统信号将难以控制。所以在实际加工作业中，需提前预防刀轨之间距离小、移动交叉情况，且刀轨位置应保持在最小间距中，即Dismin=ＲE+ＲF。其中，RE指代刀具的切削半径、RF指超声波检测孔的有效半径[3]。在此期间，由于飞机蒙皮加工有无残留要求，为此导轨间距最大指数应为Dismax=2×ＲE。
其三，给出控制命令。
不同于传统结构件中数控制造软件，蒙皮镜像顶撑铣是利用单一程序控制飞机蒙皮工件机床的顶撑、铣削装置，在其与柔性装夹系统共同作用时，生成控制命令，实现加工机床、柔性夹具等核心装置的协同运动目标。但在协同运动过程中，还应运用快速编程增加控制蒙皮镜像顶撑铣装置所属机床的指令。进而对编程数据进行编译处理后，建立可识别飞机蒙皮工件特征的加工程序。
（二）识别飞机蒙皮工件特征的编程技术
飞机蒙皮工件安装、配置作业中，为确保蒙皮工件方面是由飞机气动外形的一面所定义，需在获取蒙皮工件整体形象后，掌握工件加工曲面。从而结合曲面实际厚度，区分蒙皮工件特征中的底角面、底面，同时结语底面与底角面的衔接关系，寻找飞机蒙皮工件加工特征中的驱动面，以便于在工件制造中，实现基于特征的快速编程技术的有效应用。具体来说，首先，绘制属性面边图，准确定义蒙皮工件模型，通过构建工件加工标识面、输入定义模型、坐标系。整合蒙皮工件模型中含有的拓扑信息，按照信息中的拓扑种类、标识码形式，重新对拓扑元素进行命名，确保各拓扑元素命名的唯一性。之后，相关人员需根据蒙皮模型中的内环及内环边数量、是否存在内环、面信息、边信息等内容，生成环特性图与属性面边图。其次，提取蒙皮工件加工特征信息，对特征种子面展开定义工作，并根据反面标识、蒙皮工件模型，匹配种子面。最后，在飞机蒙皮工件与下陷、孔、通窗等特征存在相交关系后，如果各特征轮廓边界处内环边具有下陷特征，则需提前建立下陷特征。然后基于下陷特征，逐一完成孔与通窗、轮廓等加工特征的构建，以此在所有特征信息获取后，生成飞机蒙皮工件特征识别结果，支撑基于特征的快速编程技术。
（三）飞机蒙皮工件加工刀轨生成算法
基于特征的快速编程技术在实际运用中，需结合飞机蒙皮工件的不同特征，拟定对应的刀轨生成措施。具体来说，飞机蒙皮工件加工刀轨生成算法中，若根据下陷特征，通过快速编程生成刀轨时，其算法实现步骤主要体现在以下内容中。第一，在获得飞机蒙皮工件下陷特征驱动几何后，应按照下陷底面曲率信息，整理其轮廓特征特点。然后利用加工资源库现有信息，汇总曲率变化、加工方向、切削宽度等信息，制定刀轨生成方案。第二，刀轨生成过程中，相关人员应先明确蒙皮工件的加工方向。比如选取下陷特征中刀具轨道沿着曲率发生变化时，变化程度最小的方向作为加工方向，以此控制蒙皮工件加工中刀轴摆动情况，提高加工速率。
第三，由于飞机蒙皮工件具有双曲率、单曲率特征，所以在选择加工方向时，可提取平行驱动面，为等距方向的选定打好基础。第四，选择刀具时，其有效切削半径、底角应满足cr≤CＲ、ＲE'＜Ｒ等要求，ＲE、cr分别指刀具效切削半径、底角。而在选定刀具切削宽度时CW时，其取值公式为ＲE+ＲF＜CW＜2×ＲE。第五，按照等距线连接情况，将蒙皮工件加工中的等距线首尾相连，绘制为曲线图，作为飞机蒙皮工件加工刀具运行轨道。例如，基于下陷特征的快速编程技术，在自动生成刀轨时，其算法是由加工特征驱动边向下陷内部偏移一定距离，作为环切刀轨，然后存入加工系统。在掌握偏移后轮廓线后，计算两线与下陷底面的最大间距。并在等距线生成后，将各信息录入系统，建立刀轨自动生成程序，满足蒙皮镜像顶撑铣加工需求。
四、结语
综上所述，飞机蒙皮工件加工制造行业中，蒙皮镜像顶撑铣削技术的运用，对设备数控编程提出更多要求。为此，相关人员需结合该技术加工原理，采用基于特征的快速编程技术，优化飞机蒙皮工件刀具轨迹、特征识别流程。进而在蒙皮加工快速编程系统的建立中，提高我国航空制造企业蒙皮加工制造质量。
参考文献
[1]杨泽明,王斌,陈文.飞机蒙皮零件数控精确拉形技术应用研究[J].塑性工程学报,2019(2):66-67.
[2]周如东.飞机蒙皮表面处理和涂层选择及涂装工艺[J].涂料技术与文摘,2018(6):25-26.
[3]付尚琛,石立华,周颖慧等.飞机复合材料蒙皮结构雷击损伤成像监测方法研究[C]//中国气象学会年会.2018:12-13.