[发明专利]一种砂条表面形貌仿真方法

说明书

本发明涉及一种砂条表面形貌仿真方法，包括以下步骤：步骤S1：生成多面体磨粒；步骤S2：根据砂条磨粒粒度确定多面体磨粒大小；步骤S3：计算仿真空间内的磨粒数量；步骤S4：利用离散元方法进行搅拌仿真，从仿真结果中提取磨粒相对位置；步骤S5：利用平面对空间内的磨粒进行采样，获得平面上的磨粒，对磨粒凸出平面的部分进行离散；步骤S6：利用曲面削去磨粒凸出尖端，模拟磨粒磨损。与现有技术相比，本发明具有更具实用性，精度高，仿真更高效，克服尺寸困难等优点。

技术领域

本发明涉及砂条制造领域，尤其是涉及一种基于砂条制造过程的砂条表面形貌仿真方法，适用于珩磨网纹生成过程仿真及珩磨粗糙度预测。

背景技术

珩磨加工是通常用于发动机缸体缸孔加工的超精加工工艺，可以提高缸体缸孔的几何精度与表面质量。与普通磨削加工类似，珩磨过程通过磨具表面磨粒的切削、犁削作用实现工件表面创成，因此珩磨砂条表面磨粒的分布与形态即砂条表面形貌特征对珩磨加工质量有着决定性影响。获得珩磨砂条表面形貌，包括磨粒形状、尺寸及其空间位置分布等，是分析珩磨机理不可缺少环节。因为珩磨砂条的磨粒分布特征具有随机性，因此砂条的表面形貌很难由其型号唯一确定。

目前国内外研究中获取砂条表面形貌的方法主要包括显微观测与根据磨粒的统计分布规律逆向仿真两种。通过实验观测来获取的砂条表面形貌的方法需要花费大量人力物力进行实验前准备与测量数据量化处理，且测量结果不具备可重复性，无法作为同一型号的砂条表面形貌一般特性的代表；因此根据表面磨粒分布统计规律，进行逆向仿真来获得砂条表面形貌相对是更为常用且有效的方法。但是目前砂条表面形貌逆向仿真模型一般建立在有限的表面形貌的表征参数上，仿真结果只能在这些参数值上与实验观测结果保持较好的一致，难以保证其他方面与实际情况都相符；且无法通过调节模型参数来分析不同砂轮表面形貌特征对加工结果的影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种以砂条的制造工艺为仿真基础的砂条表面形貌仿真方法，该方法用泰森多面体模拟磨粒形状，根据砂条制造的过筛过程建立磨粒筛选模型来确定磨粒尺寸，利用离散元仿真进行搅拌仿真模拟混料过程来确定砂条内磨粒分布位置。该模型获得珩磨砂条表面形貌可以进一步用于珩磨网纹创成仿真，分析砂条属性对珩磨加工结果的影响。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种砂条表面形貌仿真方法，包括以下步骤：

步骤S1：生成多面体磨粒；

步骤S2：根据砂条磨粒粒度确定多面体磨粒大小；

步骤S3：计算仿真空间内的磨粒数量；

步骤S4：利用离散元方法进行搅拌仿真，从仿真结果中提取磨粒相对位置；

步骤S5：利用平面对空间内的磨粒进行采样，获得平面上的磨粒，对磨粒凸出平面的部分进行离散；

步骤S6：利用曲面削去磨粒凸出尖端，模拟磨粒磨损。

优选地，所述的多面体磨粒为泰森多面体磨粒。

优选地，所述的步骤S1是通过泰森多面体磨粒生成方法实现的，所述的泰森多面体磨粒生成方法具体为：在设定区域内生成设定数量的随机点，以这些随机点为基础生成泰森多面体；进一步将生成的多面体中二面角较小的相邻面合并，获得所述泰森多面体。