[发明专利]基于Adams仿真超硬固结磨料研磨参数优化及制造方法

权利要求书

1.一种基于Adams仿真超硬固结磨料研磨参数优化的研磨盘制造方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤S1：在Solidworks环境中分别对双端面行星式销齿轮研磨磨床的各个部件进行实体建模，并在Solidworks中进行虚拟装配，建立双端面行星式研磨磨床的整体结构；

步骤S2：将Solidworks中模型进行简化，即删除对运动学没有影响的复杂特征，然后将简化模型转化为与ADAMS具有相同核心实体造型技术的Parasolid格式文件* .XT导入到ADAMS动力学仿真环境中；

步骤S3：在ADAMS环境下，首先设定环境参数，刚体几何尺寸、材料类型或密度或质量参数；设定研磨加工环境参数、添加约束、接触力和驱动函数；

步骤S4：建立ADAMS环境下研磨磨床的机身坐标系和相关的运动参数，以下研磨盘上表面圆心作为全局坐标系X1、Y1、Z1的中心O1，重力方向为Z轴的负方向，中心轮、下研磨盘、上研磨盘均绕Z轴转动；其中上研磨盘通过加压气缸可以沿Z轴的负方向下施加研磨压力，并随着工件加工余量的减少而逐渐下降；以行星轮回转中心为局部中心点O2，建立局部坐标系X2、Y2、Z2，其方向与全局坐标系相同；在每一个工件与上下研磨盘的接触平面的各自的中心位置点，分别建立工件、研磨盘的Marker点，并使各Marker点Z轴的方向与全局坐标系下的Z轴方向相同；

步骤S5：在ADAMS环境下，设定中心轮转速、转速比为输入变量，所述转速比为两个，当研究下研磨盘磨损时，为中心轮转速/下研磨盘转速，当研究上研磨盘磨损时，为中心轮转速/上研磨盘转速；设置每一个工件与研磨盘的Marker点之间的相对位移、相对速度、相互作用力为输出变量；设定仿真时间及仿真步长，将工件与研磨盘X、Y方向的相对位移、相对速度Vx、Vy、Vr，以及相互作用力Fz测量参数值以仿真步长为间隔离散化并导入Matlab环境中；

步骤S6：在Matlab中采用XY网格将研磨盘离散为M×N区域，其中M＞1，N＞1，M、N为整数；利用Matlab建立与离散M×N区域相对应的M×N矩阵，各元素的值等于依据泊松方程建立的在研磨加工时间内每一次工件即Marker点通过该研磨盘网格区域时引起的研磨盘磨损离散值的累加，即：

；

式中为研磨盘离散网格m×n区域磨损量,K为与研磨盘和工件材料、研磨工艺参数有关的比例系数，p为工件与研磨盘离散网格m×n区域接触区压强，v为工件与研磨盘离散网格m×n区域间的相对运动速度，T为研磨加工时间；

步骤S7：将该矩阵的最小方差值设定为ADAMS仿真系统的目标函数，利用ADAMS仿真系统的优化设计方法，最终可以确定在给定的研磨输入参数范围内中的优化后的最佳研磨参数；

步骤S8：将最佳研磨参数下的研磨盘磨损矩阵以三维柱状图的形式表示，则就得到了在该研磨条件下经历一定研磨时间后的研磨盘磨损分布模型；

步骤S9：根据磨损分布模型设计研磨盘研磨丸片的分布，采用依耐磨性的研磨丸片分布技术，即对于磨损量大的区域，分布粘贴耐磨性较好的研磨丸片，而对于磨损量小的区域，采用耐磨性相对弱一些的丸片进行分布粘贴，最终制造出适合于在该研磨磨床及研磨参数下的、能够大大减少修整次数甚至能免于修整的研磨盘；其中所述耐磨性取决于研磨丸片的磨料浓度、结合剂硬度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述行星式研磨磨床为单面研磨磨床或双面研磨磨床，研磨盘的直径范围为600mm～ 1000mm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在进行建模时只建立与研磨动力学分析有关的主要部件，所述主要部件包括中心轮、行星轮、下研磨盘、工件、内啮合齿轮、上研磨盘，将起辅助作用的零部件省略，在导入ADAMS后用一些相应的运动副来代替；所述起辅助作用的零部件包括研磨床身、旋转臂、气缸、电机、轴承、螺栓。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：无论是采用Solidworks、UG、Pro/E、CATIA哪一种软件建模，都严格按照研磨磨床各个部分实际尺寸建模，将建好的模型转化为Parasolid格式文件导入ADAMS中，然后设定环境参数，刚体名称、几何尺寸、材料类型、密度及质量参数，使各个部件的材料特性与实际相一致。