[發(fā)明專(zhuān)利]一種空間復(fù)雜曲面磨削溫度數(shù)值仿真分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811362258.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109635348B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊錢(qián);汪東政
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖北三江航天紅峰控制有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/20
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/20;G06F30/17;G06F111/10;G06F119/08
• 代理公司: 武漢東喻專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 趙偉

本發(fā)明公開(kāi)了一種空間復(fù)雜曲面磨削溫度數(shù)值仿真分析方法，包括以下步驟：S1：根據(jù)待加工工件的曲面的單位法矢及法曲率計(jì)算該曲面上任一定點(diǎn)的兩個(gè)主曲率及其分別對(duì)應(yīng)的兩個(gè)主方向；S2：根據(jù)主曲率及其對(duì)應(yīng)的主方向、第一磨削工藝參數(shù)計(jì)算待加工工件與砂輪的瞬時(shí)接觸橢圓的長(zhǎng)軸、短軸和面積；S3：確定磨削方式，根據(jù)所述磨削方式的表征系數(shù)、工件材料固有特性參數(shù)、瞬時(shí)接觸橢圓的面積以及第二磨削參數(shù)計(jì)算磨削熱流密度；S4：根據(jù)磨削熱流密度計(jì)算得到磨削溫度；本發(fā)明建立了基于橢圓模型的曲面磨削工藝參數(shù)與溫度的三維仿真分析模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)具有空間復(fù)雜曲面特征的零部件磨削加工中磨削溫度的三維仿真分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工程技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種空間復(fù)雜曲面磨削溫度數(shù)值仿真分析方法。

背景技術(shù)

磨削加工具有高單位磨削力、快磨削線(xiàn)速度的特點(diǎn)，其加工中的能量幾乎完全轉(zhuǎn)化為熱能。而磨削加工中磨削溫度的分布對(duì)工件的熱損傷和表面完整性具有極其顯著的影響。因此，通過(guò)數(shù)值仿真分析磨削溫度的分布在磨削加工中尤為重要。

磨削溫度數(shù)值仿真分析模型早于20世紀(jì)50年代取得階段性成果，經(jīng)典的磨削溫度數(shù)值仿真分析是以矩形熱源理論或者三角形熱源理論為基礎(chǔ)，結(jié)合有限元分析方法建立的磨削溫度數(shù)值仿真分析模型，其能夠較為準(zhǔn)確的分析計(jì)算一維、二維磨削加工中工件的磨削溫度。

隨著航空航天等各大機(jī)械行業(yè)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品的使用性能逐步提高，空間復(fù)雜曲面的產(chǎn)品越來(lái)越多，對(duì)其質(zhì)量及使用性能的要求越來(lái)越高。但是，在磨削加工中磨削溫度的數(shù)值仿真分析方法一直未能突破二維分析計(jì)算，磨削溫度的數(shù)值仿真分析研究停滯不前，具有空間復(fù)雜曲面特征的產(chǎn)品磨削加工常因熱燒傷而達(dá)不到使用要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種空間復(fù)雜曲面磨削溫度數(shù)值仿真分析方法，結(jié)合空間接觸理論，建立了基于橢圓模型的空間復(fù)雜曲面磨削工藝參數(shù)與溫度的三維數(shù)值仿真分析模型，從而解決了一維、二維磨削溫度數(shù)值仿真分析誤差大的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)具有空間復(fù)雜曲面特征的零部件磨削加工中磨削溫度的三維數(shù)值仿真分析，并引入了磨削溫度數(shù)值仿真計(jì)算修正系數(shù)，提高了磨削溫度數(shù)值仿真分析精度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種空間復(fù)雜曲面磨削溫度數(shù)值仿真分析方法，包括以下步驟：

S1：根據(jù)待加工工件的曲面的單位法矢及法曲率計(jì)算該曲面上任一定點(diǎn)的兩個(gè)主曲率及其分別對(duì)應(yīng)的兩個(gè)主方向；

S2：根據(jù)兩個(gè)主曲率及其對(duì)應(yīng)的主方向、以及第一磨削工藝參數(shù)建立橢圓分析模型，計(jì)算待加工工件與砂輪的瞬時(shí)接觸橢圓的長(zhǎng)軸、短軸和面積；所述第一磨削工藝參數(shù)包括壓陷量和磨削深度；

S3：確定磨削方式，根據(jù)所述磨削方式的表征系數(shù)、工件材料固有特性參數(shù)、瞬時(shí)接觸橢圓的面積以及第二磨削參數(shù)計(jì)算磨削熱流密度；所述第二磨削工藝參數(shù)包括磨削接觸有效半徑、砂輪轉(zhuǎn)速、展成速度和切向磨削力；

S4：根據(jù)所述磨削熱流密度計(jì)算得到磨削溫度。

優(yōu)選的，上述空間復(fù)雜曲面磨削溫度數(shù)值仿真分析方法，其瞬時(shí)接觸橢圓為磨削過(guò)程中砂輪與待加工工件的接觸橢圓經(jīng)過(guò)平面投影后再次投影到加工曲面所形成的橢圓曲面載荷作用域。

優(yōu)選的，上述空間復(fù)雜曲面磨削溫度數(shù)值仿真分析方法，其步驟S4之后還包括以下步驟：

S5：根據(jù)加工曲面與投影平面之間的切向角計(jì)算橢圓模型的誤差系數(shù)，以所述誤差系數(shù)作為溫度修正系數(shù)對(duì)所述磨削溫度進(jìn)行數(shù)值仿真修正，得到修正的磨削溫度。

優(yōu)選的，上述空間復(fù)雜曲面磨削溫度數(shù)值仿真分析方法，其步驟S3中包括以下子步驟：

S31：確定磨削方式，根據(jù)所述磨削方式的表征系數(shù)以及工件材料固有特性參數(shù)、磨削接觸有效半徑和砂輪轉(zhuǎn)速計(jì)算磨削過(guò)程中的熱量分配系數(shù)；