飛機(jī)結(jié)構(gòu)件反求建模關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、反求建模技術(shù)在我國(guó)新型飛機(jī)研制及已有飛機(jī)的改進(jìn)改型設(shè)計(jì)制造中具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，飛機(jī)產(chǎn)品的反求建模比一般機(jī)械產(chǎn)品的反求建模要求高、難度大：首先，飛機(jī)測(cè)量數(shù)據(jù)量大，外形品質(zhì)要求高；其次，飛機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)間協(xié)調(diào)要求高；同時(shí)，通過(guò)反求建立的模型只能作為飛機(jī)進(jìn)一步設(shè)計(jì)的初始模型，不可能直接作為飛機(jī)設(shè)計(jì)的最終模型，因此，反求重建的飛機(jī)產(chǎn)品模型必須符合飛機(jī)設(shè)計(jì)表達(dá)，易于設(shè)計(jì)修改。本文針對(duì)飛機(jī)產(chǎn)品反求建模必須符合飛機(jī)設(shè)計(jì)表達(dá)、易于設(shè)計(jì)修改的要

2、求，對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件反求建模關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，主要研究?jī)?nèi)容與成果如下： 提出了基于特征的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件模型重建思路：將樣件測(cè)量數(shù)據(jù)（三角網(wǎng)格模型）進(jìn)行特征分解；提取各基本特征參數(shù)及約束，并重建基本特征；根據(jù)各特征之間的依賴(lài)關(guān)系，通過(guò)布爾運(yùn)算及曲面裁剪等特征操作，獲得結(jié)構(gòu)件的參數(shù)化特征模型。重建模型反映原始設(shè)計(jì)意圖，符合飛機(jī)設(shè)計(jì)表達(dá)，為后續(xù)的飛機(jī)詳細(xì)設(shè)計(jì)或改進(jìn)改型設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 針對(duì)基本特征重建需要，提出了基于特

3、征的數(shù)據(jù)自動(dòng)分割算法。依次采用法矢準(zhǔn)則、曲率準(zhǔn)則和曲面擬合誤差準(zhǔn)則對(duì)測(cè)量獲得的三角網(wǎng)格模型進(jìn)行數(shù)據(jù)粗分割、再分割以及細(xì)分割，并采用后置優(yōu)化處理方法調(diào)整分割結(jié)果中“不合格”數(shù)據(jù)塊，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)格模型的特征精確分解，為后續(xù)的特征重建作好了準(zhǔn)備。 針對(duì)與外形無(wú)關(guān)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件特征的特點(diǎn)，將其模型重建歸結(jié)為參與布爾運(yùn)算的基本實(shí)體特征重建和實(shí)施曲面裁剪操作的曲面特征重建。針對(duì)基本實(shí)體特征，給出了拉伸特征、旋轉(zhuǎn)特征、掃掠特征、放樣特征、圓角特征以

4、及對(duì)稱(chēng)特征的重建方法。針對(duì)曲面特征，提出了基于SDM策略的單個(gè)規(guī)則曲面重建方法、基于約束的多個(gè)規(guī)則曲面整體重建方法以及基于誤差控制的B樣條自由曲面重建方法。兩者結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了與外形無(wú)關(guān)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件特征模型重建。 針對(duì)與外形相關(guān)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件特征的特點(diǎn)，提出了基于外形曲面等距的結(jié)構(gòu)件表面特征重建方法和可近似為直紋面的結(jié)構(gòu)件表面特征重建方法。對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中與飛機(jī)外形貼合的表面較寬、面積較大的表面特征，采用基于外形曲面等距的方法重建表面特征

5、，該方法遵循了原結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)要求。對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中與飛機(jī)外形貼合的表面較窄、面積較小的表面特征，由于其表面輪廓外形線(xiàn)比較平坦，接近于直線(xiàn)（通常采用四、五坐標(biāo)機(jī)床的銑刀擺角功能以線(xiàn)接觸方式加工得到），該類(lèi)特征可近似為可展直紋面特征，采用直紋面來(lái)重建該類(lèi)表面特征，反映了該類(lèi)零件加工制造的實(shí)際。 本文研究成果已集成到南京航空航天大學(xué)CAD/CAM工程研究中心開(kāi)發(fā)的逆向工程軟件系統(tǒng)FBRES中，并成功應(yīng)用于某型號(hào)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的反求建模，大