[發明專利]一種百頁輪參數化建模方法

在審

• 申請號: 202111437872.0
• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN114117676A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 朱大虎;王周君;莊可佳
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 楊宏偉

本發明公開了一種百頁輪參數化建模方法，首先根據測量百頁輪的基體大小、砂帶片尺寸與數量建立百頁輪幾何模型；觀察百頁輪砂帶片的表面形貌，根據磨粒粒度和分布計算磨粒的大小以及磨粒的分布間距；基于測量的磨粒大小，建立正六面體基體并對其進行隨機切割，獲取形狀不規則的多面體磨粒；任意角度旋轉磨粒改變其初始姿態；將百頁輪幾何模型的砂帶片的表面劃分為虛擬格子，使磨粒的中心落在虛擬格子的格點上；磨粒在四邊形的虛擬格子的兩個方向上進行隨機震動，并把磨粒的高度移動到實際的出刃高度；編寫GUI插件，保證在GUI界面輸入相關的參數后，自動生成基于磨粒微觀形貌的百頁輪模型。

技術領域

本發明屬于機械加工技術領域，涉及一種參數化建模技術，具體涉及一種百頁輪參數化建模方法。

背景技術

百頁輪是將一定數量的砂帶片通過樹脂膠規則粘結于圓柱狀內芯外圍的磨拋工具。百頁輪中的砂帶與粘結劑具有一定的彈性，使其加工過程中與工件的接觸屬于彈性狀態。砂帶片在磨削過程受到接觸彈性變形、冷硬層變化、表面擠壓等綜合作用，保證了百頁輪具有磨削、研磨、拋光的多重作用，并具有自銳性好、磨削率高、低噪音等特點。針對內外圓、曲面等難加工類型，百頁輪的柔性特點使其具有較強的適應性，現階段百頁輪在精密磨削加工如葉片拋光、箱體內焊縫的打磨與拋光等難加工領域發揮著重要作用。

目前針對百頁輪的研究主要集中在生產加工方面，有關百頁輪的建模研究暫時還處于空白領域。利用計算機值技術結合數值模擬有助于對百頁輪的磨削行為進行更深入的研究，從已有的文件來看，專利(申請公布號CN201810562486.6)提出了一種能實現磨粒隨機分布的砂輪建模方法，但是方法中只研究了砂輪的建模，且建模只是針對二維平面建模，尚且不能解決形貌復雜的百頁輪的建模困難的問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種百頁輪參數化建模方法，用于快速生成百頁輪，并盡可能模擬百頁輪表面真實形貌。

本發明解決上述問題的技術方案是：

一種百頁輪參數化建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：測量百頁輪的基體大小、砂帶片尺寸與數量，建立百頁輪幾何模型；

步驟二：用三維超景深顯微儀對百頁輪砂帶片的表面形貌進行采集，獲取實際百頁輪砂帶片的表面的磨粒大小、出刃高度和磨粒分布間距；

步驟三：基于測量的磨粒的尺寸區間，建立相應大小的正六面體基體，對利用隨機平面對正六面體基體進行切割，建立若干形狀不規則的多面體磨粒模型；

步驟四：創建虛擬軸線，使磨粒繞其旋轉任意角，變換磨粒的初始位姿；

步驟五：根據步驟二中獲得的磨粒在不同方向上的間距，將百頁輪幾何模型的砂帶片的外表面劃分為若干四邊形虛擬格子；

步驟六：將多面體磨粒模型的中心落在虛擬格子的格點上，繼續調整多面體磨粒模型的中心位置，使磨粒在四邊形的虛擬格子的格點上隨機任意移動，模擬隨機分布；

步驟七：根據實際磨粒的出刃高度，移動磨粒在砂帶片的外表面的突出高度使其滿足條件，完成百頁輪模型的建立；

步驟八：編寫GUI插件，調用GUI插件生成百頁輪模型的輸入界面，在GUI界面輸入相關的參數，自動生成基于磨粒微觀形貌的百頁輪模型。

進一步地，步驟一中，通過測量百頁輪各部分的幾何尺寸，建立帶有中心孔內徑為d、外徑為D、高為h的百頁輪基體，并將n片寬度為b的砂帶片均勻分布在基體的外圍。

進一步地，步驟二中，所述磨粒大小根據磨粒粒度計算得到，磨粒大小包括磨粒粒徑的最小值和最大值，所述磨粒的分布間距包括寬度方向的橫向平均間距和長度方向的縱向平均間距。

進一步地，步驟二中，磨粒粒徑的最小值和最大值計算方式如下：