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摘 要：基于CATIA V5R18环境，提出了一种应用于双曲度蒙皮零件生产检验的设计方法，在数字化的条件下，以蒙皮工程数学模型为数据来源源，建立满足工装拉伸成形、铣切成形和自动定位的平台，将蒙皮零件内外的铣切槽，依据生产工艺环境，重新定义铣切槽轮廓尺寸，规范三维坐标下基准面的选取和铣切余量线的设计方法，使之成为双曲度蒙皮类零件行之可效的数据集设计规范。
关键字：数字化，双曲蒙皮，铣切数学模型，铣切余量线
1.引言
蒙皮零件是维持飞机外形的一类钣金零件。双曲度蒙皮与飞机内部衔接部分，需满足框，长桁，梁等承力骨架的机构安装要求，随着双曲度蒙皮尺寸增加、曲率变大等特点，减轻其自身重量并保证结构强度成为主要问题。在双曲度蒙皮的设计过程中，为达到上述要求，在蒙皮内侧留有部分铣切巣，已达到减轻重量的目的，这给零件的生产加工带来更高的技术要求。CATIA V5系统中的曲面创成式设计环境为双曲度蒙皮零件的数据集设计提供了一个曲面应用功能。
根据工艺环境，基于MBD技术要求，在数字化的条件下，基于CATIA V5R18环境，重新定义三维坐标下基准面的选取和铣切余量线的设计方法，规范双曲度蒙皮类零件数据集设计方法，提高双曲度蒙皮零件制造的便捷性和准确性。
2.双曲度蒙皮零件相关内容
2.1.双曲度蒙皮零件定义
所谓双曲度蒙皮零件就是曲率较大，蒙皮扭曲方式局部不同，安装于飞机外侧，是机身气动流线外形的表现，多数情况下由多个理论曲面拼接而成，蒙皮内侧有规则的铣切槽，用于减轻自身重量，并保证结构强度和满足零件安装条件。
2.2.双曲度蒙皮零件数据集
双曲度蒙皮零件数据集系为在数字化条件下，结合生产工艺要求，将零件生产成型、定位等信息一并汇集在三维数学模型中，是零件生产的桥梁纽带。双曲度蒙皮零件数据集中销钉孔、K孔用于零件成型和装配定位，铣切余量线用于热处理边界保护线确定。
3.双曲度蒙皮零件数据集设计规范
3.1.理论曲面选取方式
确定双曲度蒙皮零件的理论曲面，选取蒙皮零件的上外缘。理论曲面即上外缘的确定方法为：忽略铣切格所在曲面，确定蒙皮与胎的放置方法，将非贴胎面定位理论曲面所在位置即零件表面面对加工人的面为上外缘。明确数学模型中铣切加工曲面，区别设计的工程理论曲面（加工蒙皮零件的成型胎分凹、凸两种，为方便后续的铣切线编程和铣切样板的加工，需按上述方法确定理论曲面）。
3.2.提取铣切边界线提取步骤
3.2.1.提取命令使用方法
选择提取 命令，将有铣切部分的曲面提取出来，拓展类型选择“切线连续”，即可省略将曲面结合的步骤。此命令提取的曲面是铣切槽上表面的镂空曲面。
3.2.2.边界定义命令使用方法
提取铣切蒙皮曲面边界，选择边界定义 命令，曲面选择4.2.1步骤提取的曲面，镂空曲面上的边框可一次全部提取出来。
3.2.3.铣切区域提取方式
将提取出的边界按区域炸开，选择命令 ，拆解命令中，选择仅限域方式。
3.2.4.法线方向投影
将提取的铣切边缘线按法向方向，投影到步骤4.2.1中选择出的理论曲面，选择“投影”命令。数控五坐标机床车刀进给方式为法向运动，投影方式为法向方向与车刀运行方式相同。
3.3.绘制铣切余量线和5mm等宽线
铝合金类蒙皮零件在加工化学铣切区域时，在充分考虑铣切溶液、铣切保护胶和铣切材料，用铣切过程中横向腐蚀与腐蚀深度的比值得出浸蚀比，将侵蚀比值列为化学铣切的余量，在三维数学模型中，将带有侵蚀比的数值反应出来，即为铣切余量。用平行曲线命令，将带有侵蚀比值的铣切线在三维数学模型中绘制出来，即为铣切余量线，并同时在铣切余量线的外侧绘制出5mm等宽线.
图 1 数据集规范示图
3.4.双曲度蒙皮零件数据集中铣切信息的表达方式：
銑切余量数据集结构树要求：在结构树中增加“工艺信息”几何图像集，在其下增加“铣切信息”几何图像集，如零件有多个铣切区域，每个铣切区的制造信息在结构树上分别放置，在铣切信息几何图形集下，增加铣切区1、铣切区2……。
4.创新点
4.1.人性化
确定双曲度蒙皮零件的理论曲面方式，原为找到飞机工程曲面所在位置，将其定义成铣切理论曲面。本文将理论曲面重新定义，忽略铣切区域所在零件的内部或外部，确定零件与胎的放置位置关系，将非贴胎面定位理论曲面，即零件表面面对加工人的面为理论曲面。此定义方式方便加工人查看铣切区域，随时确认零件的加工过程，增强数学模型的可视性的同时提高了加工便捷程度。
4.2.规范化
将双曲度蒙皮零件加工需要的铣切余量线和5mm等宽线同时定义在三维数据集中，规范理论曲面的选取方式、铣切余量线和5mm等宽线的绘制方法、结构树的生长方式，使之在设计员中推广使用，提高设计效率和使用的便捷性。
5.结论
本文通过双曲度蒙皮零件数据集设计规范的确立，明确理论曲面的选择方法，将此数据集的设计方法全面推广，提高了工作效率；等宽线的引入，提高了铣切线编程的准确性，在绘制铣切线时，等宽线可以验证铣切线的准确性，并且在加工过程中，可以随时控制铣切线的偏差。双曲度蒙皮零件数据集设计方法，不但提高设计员的工作效率、降低设计员的劳动强度，经过双曲度蒙皮零件实际生产检验，本方法不仅提高设计效率而且精度完全符合工程要求。
参考文献
[1]范玉青. 现代飞机制造技术[M].北京航空航天大学出版社.2005
[2]中航工业沈飞制造工程部.工艺员手册第二分册模线样板及制造数据设计管理[K].沈阳飞机工业（集团）有限责任公司内部资料，2009.
[3]金鑫等. 缩短铣切成形样板加工时间QC总结.沈飞公司制造数据中心.2012
关键字：数字化，双曲蒙皮，铣切数学模型，铣切余量线
1.引言
蒙皮零件是维持飞机外形的一类钣金零件。双曲度蒙皮与飞机内部衔接部分，需满足框，长桁，梁等承力骨架的机构安装要求，随着双曲度蒙皮尺寸增加、曲率变大等特点，减轻其自身重量并保证结构强度成为主要问题。在双曲度蒙皮的设计过程中，为达到上述要求，在蒙皮内侧留有部分铣切巣，已达到减轻重量的目的，这给零件的生产加工带来更高的技术要求。CATIA V5系统中的曲面创成式设计环境为双曲度蒙皮零件的数据集设计提供了一个曲面应用功能。
根据工艺环境，基于MBD技术要求，在数字化的条件下，基于CATIA V5R18环境，重新定义三维坐标下基准面的选取和铣切余量线的设计方法，规范双曲度蒙皮类零件数据集设计方法，提高双曲度蒙皮零件制造的便捷性和准确性。
2.双曲度蒙皮零件相关内容
2.1.双曲度蒙皮零件定义
所谓双曲度蒙皮零件就是曲率较大，蒙皮扭曲方式局部不同，安装于飞机外侧，是机身气动流线外形的表现，多数情况下由多个理论曲面拼接而成，蒙皮内侧有规则的铣切槽，用于减轻自身重量，并保证结构强度和满足零件安装条件。
2.2.双曲度蒙皮零件数据集
双曲度蒙皮零件数据集系为在数字化条件下，结合生产工艺要求，将零件生产成型、定位等信息一并汇集在三维数学模型中，是零件生产的桥梁纽带。双曲度蒙皮零件数据集中销钉孔、K孔用于零件成型和装配定位，铣切余量线用于热处理边界保护线确定。
3.双曲度蒙皮零件数据集设计规范
3.1.理论曲面选取方式
确定双曲度蒙皮零件的理论曲面，选取蒙皮零件的上外缘。理论曲面即上外缘的确定方法为：忽略铣切格所在曲面，确定蒙皮与胎的放置方法，将非贴胎面定位理论曲面所在位置即零件表面面对加工人的面为上外缘。明确数学模型中铣切加工曲面，区别设计的工程理论曲面（加工蒙皮零件的成型胎分凹、凸两种，为方便后续的铣切线编程和铣切样板的加工，需按上述方法确定理论曲面）。
3.2.提取铣切边界线提取步骤
3.2.1.提取命令使用方法
选择提取 命令，将有铣切部分的曲面提取出来，拓展类型选择“切线连续”，即可省略将曲面结合的步骤。此命令提取的曲面是铣切槽上表面的镂空曲面。
3.2.2.边界定义命令使用方法
提取铣切蒙皮曲面边界，选择边界定义 命令，曲面选择4.2.1步骤提取的曲面，镂空曲面上的边框可一次全部提取出来。
3.2.3.铣切区域提取方式
将提取出的边界按区域炸开，选择命令 ，拆解命令中，选择仅限域方式。
3.2.4.法线方向投影
将提取的铣切边缘线按法向方向，投影到步骤4.2.1中选择出的理论曲面，选择“投影”命令。数控五坐标机床车刀进给方式为法向运动，投影方式为法向方向与车刀运行方式相同。
3.3.绘制铣切余量线和5mm等宽线
铝合金类蒙皮零件在加工化学铣切区域时，在充分考虑铣切溶液、铣切保护胶和铣切材料，用铣切过程中横向腐蚀与腐蚀深度的比值得出浸蚀比，将侵蚀比值列为化学铣切的余量，在三维数学模型中，将带有侵蚀比的数值反应出来，即为铣切余量。用平行曲线命令，将带有侵蚀比值的铣切线在三维数学模型中绘制出来，即为铣切余量线，并同时在铣切余量线的外侧绘制出5mm等宽线.
图 1 数据集规范示图
3.4.双曲度蒙皮零件数据集中铣切信息的表达方式：
銑切余量数据集结构树要求：在结构树中增加“工艺信息”几何图像集，在其下增加“铣切信息”几何图像集，如零件有多个铣切区域，每个铣切区的制造信息在结构树上分别放置，在铣切信息几何图形集下，增加铣切区1、铣切区2……。
4.创新点
4.1.人性化
确定双曲度蒙皮零件的理论曲面方式，原为找到飞机工程曲面所在位置，将其定义成铣切理论曲面。本文将理论曲面重新定义，忽略铣切区域所在零件的内部或外部，确定零件与胎的放置位置关系，将非贴胎面定位理论曲面，即零件表面面对加工人的面为理论曲面。此定义方式方便加工人查看铣切区域，随时确认零件的加工过程，增强数学模型的可视性的同时提高了加工便捷程度。
4.2.规范化
将双曲度蒙皮零件加工需要的铣切余量线和5mm等宽线同时定义在三维数据集中，规范理论曲面的选取方式、铣切余量线和5mm等宽线的绘制方法、结构树的生长方式，使之在设计员中推广使用，提高设计效率和使用的便捷性。
5.结论
本文通过双曲度蒙皮零件数据集设计规范的确立，明确理论曲面的选择方法，将此数据集的设计方法全面推广，提高了工作效率；等宽线的引入，提高了铣切线编程的准确性，在绘制铣切线时，等宽线可以验证铣切线的准确性，并且在加工过程中，可以随时控制铣切线的偏差。双曲度蒙皮零件数据集设计方法，不但提高设计员的工作效率、降低设计员的劳动强度，经过双曲度蒙皮零件实际生产检验，本方法不仅提高设计效率而且精度完全符合工程要求。
参考文献
[1]范玉青. 现代飞机制造技术[M].北京航空航天大学出版社.2005
[2]中航工业沈飞制造工程部.工艺员手册第二分册模线样板及制造数据设计管理[K].沈阳飞机工业（集团）有限责任公司内部资料，2009.
[3]金鑫等. 缩短铣切成形样板加工时间QC总结.沈飞公司制造数据中心.2012