3. 2　成型曲面特征屬性的可加工性的評價

　　根據對成型曲面特征屬性的提取, 針對用戶屬性層各屬性的幾何特征, 將影響成型曲面可加工性的曲面幾何特征與模具的幾何特征數值屬性評價分為成型曲面的曲率評價、成型曲面閉角的評價、成型曲面單值性的評價、以及成型曲面水平度評價。復雜曲面曲率的評價是對屬性Q 和屬性C 的評價, 將其屬性映射為判斷曲面上點的曲率是否滿足加工要求。復雜曲面單值性的評價是對屬性Z 和對屬性E 的評價, 將其屬性映射為判斷加工曲面是否為單值的。對于屬性F 和屬性B 的評價, 將其映射為計算曲面的水平度, 稱對曲面水平度的評價。對屬性E 的評價, 將其映射為復雜曲面零件是否存在閉角, 稱對復雜曲面的閉角評價。

　　引入幾何特征屬性評價值的概念, 定義幾何特征屬性評價值為模具幾何特征屬性對其可加工性的影響程度的數值描述, 用PA 來表示, 其值為[ - 1, 1] 之間的數值, 下標A 表示產品屬性, 例如P QC表示屬性Q 和屬性C 的可加工性評價值。對于不可用數值表達的屬性合稱為語值屬性, 對語值屬性不同的定義表達反映人們對被定義屬性的要求與理解, 定義語值集合T 為: { ‘差’,‘一般’,‘好’,‘非常好’}, 對應[ - 1, 1] 之間的評價值。決策者可根據自己的喜好修改和重新定義語值集合及其對應關系, 合理的判斷出成型曲面可加工性。

　　3. 3　成型曲面可加工性多屬性的總體評價

　　產品的總體要求是由一系列對單一屬性的要求所組成的, 這些要求既具有獨立性又相互關聯,共同影響成型曲面可加工性。在解決工程問題中,當某一屬性絕對不滿足產品要求時, 無論方案的其他屬性如何, 此方案都絕對不滿足產品要求, 既要同時考慮各屬性的重要性, 但決策的制定應主要依據較為重要的屬性 。根據以上的分析, 在對成型曲面進行可加工性評價時, 結合工程系統論的體系化分解處理思想, 則可建立成型曲面可加工性多屬性總體評價值為

表示任何某一屬性的取值; All ( X ) 表示所有屬性的取值; Wi 表示第i 個屬性評價值對總體評價值的影響因子。最后根據總體評價值P 及其與語值屬性的映射關系, 輔助決策者做出相應的判斷。對于不合理的曲面, 返回重新設計, 在模具體設計以前就合理判斷成型曲面的可加工性, 保證后續設計的有效性。

4　復合材料構件模具體的設計

　　在以上對成型曲面的可加工性評價的基礎上,在設計復合材料構件模具體過程中, 需要考慮到模具體的加工過程中的實際情況, 即: 過渡模具體是通過數控加工的, 成型模具體是通過過渡模進行鋪貼成型的, 制造的模具體與設計的原始數模是否一致, 是否能夠保證模具體與其支架能夠成功裝配。結合復合材料構件模具設計的要求: 設計者希望對所有的成型曲面在滿足精度的前提下能進行整體偏置, 這樣能更好地保證模體的厚度盡量均勻。在實際模具設計制造過程中, 允許鋪貼成型的模具體
與模具體原始數模存在一定的誤差( 針對復合材料模具, 通常取= 2～5 mm) , 模具體與數控加工的支架進行裝配時, 因誤差而存在間隙, 這時將在間隙中填充硅膠, 以保證模具體在支架上的穩定性。整體偏置厚度d 與模具體厚度相同, 模具體的厚度d 根據模具的材料以及制造的具體要求不同,復合材料模具體的厚度根據鋪層厚度可計算得到,通常為10 層約7 mm 左右。

　　結合Pieg l 算法 以及吳寶海算法 , 在原始數據采樣技術的基礎上進行了改進, 在成型曲面上進行數據點采樣時, 根據文獻提出了自由曲面隨曲率變化的數據點采樣方法對成型曲面進行數據點采樣, 即采樣點的疏密應隨曲面曲率的變化而變化, 曲率越大, 采樣應越密, 反之亦然。在偏置點的采樣上, 為了避免曲率過大而使得偏置采樣點過于集中, 使得在對偏置采樣點進行曲面擬合過程中曲面出現自交現象, 在對偏置采樣點進行曲面擬合以前判斷各采樣點P i 到初始曲面的最短距離f 與偏置距離d 的關系: 若f < d , 則認為該點冗余,將其剔除, 若f ≥d 則保留, 這樣簡化了偏置點, 且保證不會因偏置距離小于主曲率半徑而使得偏置曲面出現自交現象。基于此提出了基于誤差約束的復雜曲面整體偏置方法, 其具體設計流程如下:
　　( 1) : 給定成型曲面S , 設計的復合材料構件模具體的厚度d, 裝配允許誤差。
　　( 2) : 確定采樣網格m×n, 對成型曲面上根據曲率變化進行數據點的采樣。
　　( 3) : 對采樣結果按給定的的模具體厚度進行偏置。
　　( 4) : 根據偏置點P i 到初始曲面的最短距離f與偏置距離d 的關系, 刪除冗余偏置點。
　　( 5) : 對處理過后的偏置點進行NU RBS 曲面擬合, 得到初始偏置曲面為S′。
　　( 6) : 檢測S 與S ′之間的實際距離d′與d 的最大誤差是否小于, 如果是, 轉( 7) , 如果否, 轉( 2) , 重新確定采樣網格數。
　　( 7) : 根據初始曲面和偏置曲面生成復合材料構件模具體。
　　在模具體設計過程中考慮到了制造而使得模具體與原始數模存在一定的誤差問題, 通過曲面偏置算法保證了模具體設計的精度和可靠性, 使其能在給定精度條件下加工出的模具體合理地與支架進行裝配。因其所設計的算法是基于曲面數據采樣點的, 與成型曲面的本身的形狀無關, 即不管曲面多么復雜, 都能合理地對成型曲面進行偏置, 避免分片處理而帶來的煩瑣工作。