基于CATIA的低刚度_变截面轴电解磨削加工仿真

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1、制造业信息化MANUFACTURINGINFORMATIZATION仿真/建模/CAD/CAM/CAE/CAPP基于CATIA的低刚度、变截面轴电解磨削加工仿真徐峰，刘勇，辜斌（西华大学机械工程与自动化学院，成都610039）摘要：针对低刚度、变截面轴电解磨削加工，分析影响加工质量的主要因素，对主要影响因素磨削力建立了数学模型。利用CATIA软件对电解磨削中形状误差进行有限元仿真，得到磨削力和形状误差间的定量作用规律。关键词：低刚度；变截面轴；电解磨削；有限元；仿真；CATIA中图分类号：TH161.3文献标识码：A文章编

2、号：1002－2333（2009）06－0026－03SimulationintheProcessofElectrolyticGrindingoftheLowRigidity,VariableCross-sectionShaftBasedonCATIAXUFeng,LIUYong,GUBin（SchoolofMechanicalEngineering&Automation,XihuaUniversity，Chengdu610039，China）Abstract：Intheelectrolyticgrindingofthel

3、owrigidity,variablecross-sectionshaft,themainfactorinfluencingthequalityisanalyzed.Andthemathematicalmodelofmainfactor-grindingforceisestablished.TheshapeerroroftheshaftissimulatedbythesoftwareCATIA.Anditgetstherulebetweenthegrindingforceandtheshapeerror.Keywords：

4、lowrigidity;variablecross-sectionshaft;electrolyticgrinding;finiteelementmethod;simulation;CATIA1引言包括磨料的粒度和硬度、磨削压力、机械修磨作用等要低刚度、变截面轴类零件的高精度加工一直是机械素。工件的材料性质以及机床精度和加工参数的选择也加工的难点，该类零件因其刚度较低、精度和表面光洁度是影响表面粗糙度的因素。要求又高，特别是纵向截面母线轮廓为非规则曲线，使影响形位误差的因素主要有电解液，包括电解液车、磨过程中很难加跟刀架或

5、中心架提高其加工刚性。为的成分和电解液的pH值，这主要由被加工材料的性了解决这一问题，在实际的生产中，使用了一套新研究成质决定；阴极导电面积是保证工件表面各处加工速度功的“中极法轨迹电解磨削加工工艺方法和设备”。通过相等的重要条件之一；在中极法磨外圆时，磨轮的正确应用在国产顶头零件的生产实践证明，工件表面粗糙度形状和安装正确也是非常重要的，当然机床和工夹具值达到Ra0.4以下，最小直径公差0.01mm以内，且加工的精度也是直接的影响因素。除此之外，如机械磨削参不受工件材料硬度、强度和热处理状态的限制。该方法是数、温度、振动

6、等，是决定低刚度、变截面轴电解磨削加适合加工高精度、特低刚度变截面轴的行之有效的一种工工艺形位误差的最重要的因素。机械磨削参数因素电解磨削加工新工艺。本文研究的顶头是典型的低刚度、是本文仿真研究的重点，而磨削力是机械磨削参数中变截面轴类零件，其零件图如图1所示。最重要的因数。圆柱部分3电解磨削的力学模型列表曲线圆锥表面3.20.40.40.43.2磨削力在电解磨削过程中是一个极0.41.6.5783.511准121其重要的参数，它不仅影响系统的变形、准准准磨削的效率、精度、表面质量、砂轮耐用1∶58136080（参见加工数

7、据表）48度，而且也是磨削过程中造成能量损耗，75470产生磨削热量及磨削振动的重要原因。605±1磨削力的计算公式大体上可分两类：一图1顶头零件图类是根据实验数据建立的磨削力经验公CATIA是一种CAD/CAE/CAM一体化软件。本文选用式；另一类是根据解析法和实验研究相联合的方法建CATIA的这一软件作为低刚度、变截面轴电解磨削加工立的磨削力公式。本文采用后一种方式，从简化的单个形状误差的仿真工具。磨粒的切削状态出发，建立了变截面轴电解磨削加工磨2影响电解磨削加工质量的主要因素的分析削力模型。电解磨削加工质量主要由两个

8、因素决定：表面粗糙3.1磨削力分析度和形位误差。图2为变截面、低刚度轴电解磨削加工中的磨削力影响表面粗糙度的因素主要有：（1）电解因素，包括的三分力示意图，其中，Ft为切向磨削力，Fn为法向磨削工作电压、电流密度、电解液等几大要素；（2）机械因素，力，Fs为纵向进给方向分力。Ft与磨削功率有直接的关26