基于二次开发的外圆磨削仿真研究

发布时间：2017-04-02 05:12

  本文关键词：基于二次开发的外圆磨削仿真研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着信息技术与制造工艺的快速融合,产生了虚拟制造技术,促进了机械切削过程仿真技术的发展。然而由于砂轮地貌的复杂特性,使得磨削加工仿真研究进展缓慢。目前,国内外关于磨削过程的仿真,都是以单颗磨粒平面磨削作为研究对象。实际上,在磨削过程中,参与材料切除的磨粒有很多而且是动态变化的,因此构建更精确的砂轮模型及其仿真技术有着很重大的意义。本文在研究砂轮地貌的基础上,开发了创建三维砂轮的可视化插件,并在考虑磨粒突出砂轮表面高度随机的因素下,进行了二维外圆磨削的仿真分析。论文的主要工作和成果如下:(1)在分析总结国内外磨削仿真现状的基础上,研究了磨削机理,借鉴平面磨削相关理论,推导了磨削过程中的相关物理量;在借鉴桥梁设计中考虑的移动载荷效应理论,构建了基于砂轮移动载荷效应的砂轮—工件系统的力学模型,该力学模型表明在砂轮系统轴向移动时,工件的变形较静止载荷作用时大。(2)使用高倍显微镜观察分析了砂轮地貌,得出砂轮表面是由随机分布的不规则的多面体构成,在此基础上采用立方体作为磨粒基本形态,运用C++数值处理技术得出砂轮磨粒分布位姿,使用UG/Open C++语言编写了创建虚拟砂模型界面。(3)基于有限元商业软件,使用构建的虚拟砂轮的简化模型进行二维磨削仿真。首先从不同角度研究了砂轮切入材料的机理;然后在此基础上研究了接触长度和磨削深度对磨削过程的影响,分析工件材料的应力场变化,仿真表明较小的接触长度和较小的磨削深度可以获得比较好的材料应力分布。最后对砂轮移动载荷效应进行了仿真研究,分析了磨削过程中出现的最大变形位置。
【关键词】：磨削机理 虚拟砂轮 磨削仿真 二次开发
【学位授予单位】：陕西理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG580.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题的提出及其研究意义10-11
• 1.2 虚拟制造技术的应用现状11-13
• 1.2.1 国外虚拟制造技术的研究及应用现状11-12
• 1.2.2 国内虚拟制造技术的应用及研究现状12-13
• 1.3 虚拟磨削的研究现状13-17
• 1.3.1 砂轮地貌建模研究现状13-15
• 1.3.2 磨削仿真研究现状15-17
• 1.4 本论文的主要研究内容17-20
• 第2章 砂轮磨削机理20-28
• 2.1 接触长度20-21
• 2.2 切削路径21-23
• 2.3 未变形磨屑厚度23-25
• 2.4 刀具系统的移动载荷效应25-27
• 2.5 小结27-28
• 第3章 虚拟砂轮的设计28-40
• 3.1 有效磨刃数的研究28-29
• 3.2 砂轮地貌测量29-31
• 3.3 砂轮地貌测量实验31-33
• 3.3.1 测量仪器简介31-32
• 3.3.2 试样制作32
• 3.3.3 砂轮地貌图片32-33
• 3.4 虚拟砂轮建模关键技术33-35
• 3.4.1 磨粒形状33
• 3.4.2 磨粒分布33-35
• 3.5 基于SIMENS C++二次开发构建虚拟砂轮模型35-39
• 3.5.1 UG/Open二次开发模块简介35-36
• 3.5.2 基于Open C++开发砂轮虚拟磨削的关键技术36-39
• 3.6 小结39-40
• 第4章 ABAQUS磨削仿真理论40-58
• 4.1 磨削仿真基础理论40-50
• 4.1.1 材料的本构模型40-46
• 4.1.2 材料的断裂准则(单元失效判据)46-47
• 4.1.3 接触与摩擦47-50
• 4.2 ABAQUS仿真关键技术50-53
• 4.2.1 显式时间积分算法50-51
• 4.2.2 时间增量步51-52
• 4.2.3 模型处理52-53
• 4.3 砂轮模型53-54
• 4.4 网格划分54-56
• 4.5 小结56-58
• 第5章 外圆磨削仿真及分析58-68
• 5.1 砂轮切入工件过程分析58-60
• 5.2 磨削深度不同时仿真结果对比60-61
• 5.3 接触长度不同时仿真结果对比61-62
• 5.4 移动载荷作用时变形分析62-67
• 5.5 小结67-68
• 总结与展望68-70
• 总结68-69
• 展望69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果74-76
• 致谢76

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