薄板零件磨削變形有限元仿真

朱傳敏 胡驍

摘 要：航空航天設備中常用到一些高精度薄板零件，如各類密封圈和墊片，這類零件對表面質量和形狀精度有極高的要求。磨削常被作為薄板類零件的最終加工工序，磨削加工引起的零件變形會直接影響零件表面的形狀精度與使用性能。目前對薄板零件磨削變形的研究多針對如何抑制與補償，對薄板零件磨削變形的機理研究尚存不足。文中借助Abaqus軟件建立薄板零件平面磨削有限元模型，計算磨削造成的溫度場和應力場，經過與中厚板的仿真結果比較分析，探討了薄板零件磨削變形的機理。

關鍵詞：薄板零件;磨削加工;有限元仿真;航空航天;Abaqus;ANSYS仿真

中圖分類號：TG582文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）03-00-03

0 引 言

薄板零件常用于航空航天設備中，需要極高加工精度，相比于大厚度零件的磨削加工，在磨削過程中，薄板零件散熱條件差，磨削熱本身會引起厚度方向的不均勻膨脹，造成磨削深度的變化。磨削溫度同時會提高材料塑性性能，在磨削力作用下材料更易發生塑性形變，磨削過程中的熱力耦合是導致薄板零件磨削變形的原因，而熱力耦合作用的機理十分復雜，目前的研究尚存不足。

基于Malkin磨削能量分配比例相關研究成果[1]，部分學者將磨削熱等效為傳入工件熱流密度，在ANSYS仿真軟件中加載移動熱流密度，較為準確地仿真了磨削中瞬態溫度

場[2-3]。Junming[4-5]等學者運用單砥礪切削模型計算單個磨粒在切削過程中的力和熱，并基于砥礪分布模型建立了較為準確的磨削熱力耦合模型，用來預測磨削力與磨削溫度。……