[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

摘要

一种基于Adams仿真超硬固结磨料研磨参数优化及制造方法，所述运用Matlab和Adamas对Solidworks创建的行星式平面研磨磨床模型进行模拟加工联合仿真，利用Adams以研磨盘磨损均匀性为目标进行优化设计，高效低成本地获得在给定研磨条件下的最佳研磨工艺参数，并根据在此最佳研磨工艺参数下的仿真结果建立研磨盘磨损分布模型。在此基础上采用采用依耐磨性的研磨丸片分布技术进行设计制造研磨盘，使其磨损强度与研磨丸片耐磨性分布相适应，经过第一次修整后的加工过程中能够均匀磨损乃至消耗完,进而保持原有面形精度，以保证在较长时间内加工的工件具有较好的加工精度，减少研磨盘使用过程中修整次数或免于修整。不仅提高研磨机的加工效率及利用率，而且提高研磨盘的相对寿命和稳定性。

主权项

1.一种基于Adams仿真超硬固结磨料研磨参数优化及制造方法，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、相互作用力等测量参数为输出变量；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： ；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。