冠型气压砂轮的接触应力分析-哈尔滨工业大学学报.PDF

第４８卷　 第７期 哈　 尔　 滨　 工　 业　 大　 学　 学　 报 Ｖｏｌ４８ Ｎｏ７ 　 　 ２０ １６年７月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢＩＮ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｊｕｌ． ２０１６ 　 　 　 　 　 　 ｄｏｉ：１０．１１９１８／ ｊ．ｉｓｓｎ．０３６７⁃６２３４．２０１６．０７．０３０ 冠型气压砂轮的接触应力分析 计时鸣，戴　 婷，蔡东海，金明生，曾　 晰 （特种装备制造与先进加工技术教育部／ 浙江省重点实验室（浙江工业大学），杭州 ３１００１４） 摘　 要：为解决半球型气压砂轮光整加工过程中接触应力分布不均匀问题，设计一种新型的冠型气压砂轮，对气压砂轮动态 接触过程中柔性变形进行分析，建立砂轮旋转变化下的应力应变关系式；对冠型与半球型气压砂轮的接触应力进行仿真对比 分析，研究压缩量对不同尺寸结构冠型气压砂轮应力分布的影响，仿真结果表明：冠型气压砂轮与工件接触区域应力分布近 似呈圆形，且数值均匀呈高斯型分布，有效克服了半球型气压砂轮接触中心区域应力缺陷的现象． 激光强化Ｃｒ１２模具的光整 加工试验结果表明：Ｄ ＝ ４０、８０和１２０ ｍｍ 的冠型气压砂轮，最佳压缩量分别为３、４和５ｍｍ，平均表面粗糙度分别能达到１５０～ １６０、６０～６５和３０～３３ ｎｍ． 冠型气压砂轮有效地提高了光整效率与面形精度，可以针对不同加工对象，优选最佳光整工具． 关键词：冠型气压砂轮；应力应变；有限元；应力分布；压缩量 － － － 中图分类号：ＴＨ１１７ 文献标志码：Ａ 文章编号：０３６７ ６２３４（２０１６）０７ ０１８２ ０７ Ｃｏｎｔａｃｔ ｓｔｒｅｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｎｅｗ ｃｒｏｗｎ⁃ｔｙｐｅ ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｗｈｅｅｌ ＪＩ Ｓｈｉｍｉｎｇ，ＤＡＩ Ｔｉｎｇ，ＣＡＩ Ｄｏｎｇｈａｉ，ＪＩＮ Ｍｉｎｇｓｈｅｎｇ，ＺＥＮＧ Ｘｉ （Ｋｅｙ Ｌａｂ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ＰｒｏｖｉｎｃｅＪｏｉｎｔｅｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ＆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ（Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）， Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００１４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｕｎｅｖｅｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｃｏｎｔａｃｔ ｓｔｒｅｓｓ ｗｉｔｈ ｄｏｍｅ ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｗｈｅｅｌ ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｆｏｒ ｌａｒｇｅ ｌａｓｅｒ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｍｏｌｄ， ａ ｎｅｗ ｃｒｏｗｎ⁃ｔｙｐｅ ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｗｈｅｅｌ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ⁃ｓｔｒａｉｎ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｏｎｔａｃｔｐｒｏｃｅｓｓ．Ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｄｏｍｅ ａｎｄ ｃｒｏｗｎ⁃ｔｙｐｅ ｍｏｄｅｌｓ ｖｉａ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｚｅｓ ｏｆ ｃｒｏｗｎ⁃ｔｙｐｅ ｍｏｄｅｌｓ，ｉｔ ｃｏｍｅｓ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｔａｃｔ ａｒｅａ ｏｆ ｔ