[發明專利]一種超高壓水射流加工中材料去除模型獲取方法及系統

有效

• 申請號: 201811140955.1
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109508472B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 袁松梅;李真;李麒麟
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F17/11;G06F119/14
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明實施例提供了一種超高壓水射流加工中材料去除模型獲取方法，包括：求解單顆磨粒沖蝕運動的動力學方程，得到單顆磨粒的運動軌跡方程；對運動軌跡方程進行積分，獲取單顆磨粒在切削時間內的材料去除量的第一表達式；獲取單顆磨粒的切削停止條件，并根據切削停止條件求解第一表達式，得到單顆磨料的材料去除量的第二表達式；根據單位時間內水射流加工過程中磨粒的流量及第二表達式，得到超高壓水射流加工的材料去除率的第三表達式，第三表達式即為超高壓水射流加工中材料去除模型。該方法獲得的模型因考慮了材料去除機理，能夠對加工過程進行更準確的預測，能夠有效指導實際加工中結構件的高效精密加工工藝優化，具有理論指導和工程使用意義。

技術領域

本發明實施例涉及超高壓水射流加工技術領域，更具體地，涉及一種超高壓水射流加工中材料去除模型獲取方法及系統。

背景技術

高溫合金、鈦合金等高性能材料由于耐高溫、抗疲勞、抗腐蝕、高強度等優異性能，廣泛用于航空航天、船舶裝備等領域，此類材料為難加工材料，其結構件通常需要大余量去除以達到使用要求，但是，傳統切削加工存在切削應力大、刀具磨損嚴重、加工效率低下、能耗量大、加工成本高等諸多問題，嚴重限制了高性能材料在先進裝備領域的應用。超高壓水射流加工技術是實現此類材料高效、綠色加工的有效技術途徑，近年來受到學術界和工業界的廣泛關注。

然而目前對于超高壓水射流加工技術的加工理論研究還很不充分，不能對磨粒射流沖擊去除材料過程進行有效的控制，制約了超高壓水射流加工效能的進一步提升。因此，建立超高壓水射流加工的材料去除模型，可以為難加工材料的高效、精密加工提供重要理論支撐。目前，超高壓水射流加工材料去除過程建模主要是通過對實驗數據進行擬合，進而獲得材料去除率的經驗公式，

但是，由于超高壓水射流加工過程較為復雜，且所涉及的工藝參數眾多，經驗模型未能考慮材料去除機理，不能對不同工藝條件下的加工過程進行有效預測，也不能反映超高壓水射流加工的材料去除過程，因此難以指導實際加工中結構件的高效精密加工工藝優化。

發明內容

本發明實施例提供了一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的超高壓水射流加工中材料去除模型獲取方法及系統。

第一方面本發明實施例提供了一種超高壓水射流加工中材料去除模型獲取方法，包括：

求解單顆磨粒沖蝕運動的動力學方程，得到所述單顆磨粒的運動軌跡方程；

對所述運動軌跡方程進行積分，獲取所述單顆磨粒在切削時間內的材料去除量的第一表達式；

獲取所述單顆磨粒的切削停止條件，并根據所述切削停止條件求解所述第一表達式，得到所述單顆磨料的材料去除量的第二表達式；

根據單位時間內水射流加工過程中磨粒的流量及所述第二表達式，得到超高壓水射流加工的材料去除率的第三表達式，所述第三表達式即為超高壓水射流加工中材料去除模型。

另一方面本發明實施例提供了一種超高壓水射流加工中材料去除模型獲取系統，包括：

軌跡方程獲取模塊，用于求解單顆磨粒沖蝕運動的動力學方程，得到所述單顆磨粒的運動軌跡方程；

第一表達式獲取模塊，用于對所述運動軌跡方程進行積分，獲取所述單顆磨粒在切削時間內的材料去除量的第一表達式；

第二表達式獲取模塊，用于獲取所述單顆磨粒的切削停止條件，并根據所述切削停止條件求解所述第一表達式，得到所述單顆磨料的材料去除量的第二表達式；

材料去除模型獲取模塊，用于根據單位時間內水射流加工過程中磨粒的流量及所述第二表達式，得到超高壓水射流加工的材料去除率的第三表達式，所述第三表達式即為超高壓水射流加工中材料去除模型。