飞机钣金零件多态模型几何信息定义方法

摘要

飞机钣金零件成形工件几何信息的定义是其数字化设计与制造的桥梁。多态模型是面向钣金零件制造全过程，由多个相互联系的零件状态组合而成的信息模型。多态模型以状态为数据组织管理的中枢，每个状态包含制造过程某一工序内工件几何模型及其相关属性信息，为钣金数字化制造提供完整、统一的零件制造模型数据。状态模型几何信息定义是多态模型的核心和关键。 本文以典型飞机钣金零件为对象，对多态模型几何信息的内容组成、数据组织与表达、状态衍化规律、状态几何信息定义流程和典型状态几何信息定义方法进行了研究，进一步丰富和发展了多态模型理论和方法。论文主要工作包括以下几个方面： (1)面向钣金数字化制造中多态模型的应用需求，分析了钣金零件多态模型的典型制造状态及其几何信息内容。 (2)分析了钣金零件的结构特征构成，建立了“结构特征一结构要素一几何要素”的三层几何信息模型，并采用树结构组织模型几何数据，分别给出了框肋零件、整体壁板零件和蒙皮零件的几何信息模型；分析了状态衍化中的结构要素变化类型和成形工序对结构要素变化的影响，采用加权图描述了状态衍化中结构树的变化；对应零件几何信息层次构成，建立了钣金零件结构特征的 XML模式，分别举例说明了各层几何信息的XML，表达，形成了基于XML的钣金零件数据表达方法。 (3)给出了“状态划分一几何信息定义一状态模型检验”的闭环迭代求解方法：通过分析各制造状态间的关系，提出了几何信息定义流程；建立了钣金零件典型制造状态求解方法，针对成形件态，提出了面向成形工艺的结构要素重构方法和框肋零件直弯边回弹修正方法，分别应用于面向工艺设计和模具设计的状态几何模型定义；针对中间件态和毛坯态，提出了基于结构要素的毛料展开方法，分别讨论了框肋零件中腹板、弯边和其它结构要素的展开算法，并对算法的灵活性进行了分析。 (4)设计了多态模型几何信息定义系统的体系结构，采用模块化和面向对象程序设计方法，开发了原型系统，并结合实例说明了应用过程。应用表明，该方法实现了对钣金工序件几何信息的集成、完整地定义，促进了钣金零件制造的数字化和智能化。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1研究背景及意义

1.2研究对象与技术现状

1.3论文的主要内容及章节安排

第2章钣金零件多态模型几何信息内容分析

2.1钣金零件多态模型理论

2.1.1多态模型的提出及其理论体系

2.1.2钣金零件多态模型求解方法

2.2钣金零件的典型制造状态

2.2.1钣金零件的制造工序链

2.2.2钣金零件的主成形工序

2.2.3部分成形工序的多次性

2.2.4钣金零件的典型制造状态

2.3多态模型几何信息构成及分类

2.4本章小结

第3章钣金零件多态模型几何信息建模

3.1钣金零件几何信息组织结构

3.1.1钣金零件几何信息组织

3.1.2典型钣金零件几何信息模型

3.1.3自由曲面的数据组织

3.2钣金零件状态衍化描述方法

3.2.1状态衍化中的模型变化

3.2.2状态衍化中的要素变化

3.2.3基于加权图的状态衍化过程表达

3.3制造状态几何信息表达方法

3.3.1几何信息表达方法设计

3.3.2基于XML的信息表达

3.3.3钣金零件几何信息提取与应用

3.4本章小结

第4章钣金零件典型制造状态几何信息定义方法

4.1钣金零件多态模型几何信息定义流程

4.1.1钣金零件状态模型间的关系

4.1.2多态模型几何信息定义流程

4.2钣金零件成形件态几何信息定义方法

4.2.1面向成形工艺的结构要素重构方法

4.2.2支持模具设计的弯边回弹修正方案

4.3毛坯态与中间件态几何信息定义方法

4.3.1基于结构要素展开的定义方法

4.3.2框肋零件典型结构要素展开算法

4.3.3算法灵活性分析

4.4本章小结

第5章钣金零件多态模型几何信息定义系统及应用

5.1系统设计

5.1.1总体设计思想

5.1.2系统体系结构

5.1.3系统功能模块

5.1.4系统运行流程

5.2系统开发

5.2.1系统开发与运行平台

5.2.2系统模块开发

5.3系统应用

5.3.1应用方案

5.3.2应用实例

5.4本章小结

第6章论文工作总结

6.1取得的研究成果

6.2论文主要创新点

6.3后续研究建议

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢