复杂形状零件加工的拓扑模型

复杂形状广泛应用于航空航天、汽车和家用电器等多个行业的产品设计。其曲率和方向的多种变化给制造或用于模塑、注塑和锻造的模具加工带来了困难。对多个零件的分析凸显了三种形状之间的两个难度层次：具有简单几何形状的棱柱形零件、由多个浅型腔组成的航空结构零件以及由多个通常包含凸起的深型腔组成的锻模。本文主要关注这些模具的高速加工（HSM），由于形状的几何和拓扑结构，它们代表了最高的复杂度水平。对于这种复杂形状零件，通常需要五轴高速加工，但对于模具，三轴加工可能就足够了。高速加工CAM软件和机床的演变导致加工准备时间显著增加。CAD模型的分析阶段尤其导致了这种时间增加，这是明智选择刀具和加工策略所必需的。CAM软件中广泛实现了用于识别棱柱形零件加工特征的辅助模块。尽管CAM有了最新的发展，但对于航空结构零件和锻模，这类CAM模块尚未开发。开发新的CAM模块以提取相关加工区域以及定义这些区域之间的拓扑关系，必须使加工辅助人员能够减少加工准备时间。本文提出了一个用于描述复杂形状零件拓扑的模型。它基于从零件CAD模型构建几何特征时提取的加工区域。由于拓扑描述是为了在加工过程生成过程中辅助加工辅助人员，因此首先分析了他所执行任务的困难。随后提出的拓扑模型基于提取的基本几何特征。定义了基本几何特征之间的拓扑关系，这些关系构成了模型的框架，随后将这些基本几何特征组合成宏特征。本文还介绍了识别这些宏特征的方法。论文的最后部分详细介绍了锻模拓扑模型的构建应用。