[发明专利]一种百页轮参数化建模方法

说明书

本发明公开了一种百页轮参数化建模方法，首先根据测量百页轮的基体大小、砂带片尺寸与数量建立百页轮几何模型；观察百页轮砂带片的表面形貌，根据磨粒粒度和分布计算磨粒的大小以及磨粒的分布间距；基于测量的磨粒大小，建立正六面体基体并对其进行随机切割，获取形状不规则的多面体磨粒；任意角度旋转磨粒改变其初始姿态；将百页轮几何模型的砂带片的表面划分为虚拟格子，使磨粒的中心落在虚拟格子的格点上；磨粒在四边形的虚拟格子的两个方向上进行随机震动，并把磨粒的高度移动到实际的出刃高度；编写GUI插件，保证在GUI界面输入相关的参数后，自动生成基于磨粒微观形貌的百页轮模型。

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，涉及一种参数化建模技术，具体涉及一种百页轮参数化建模方法。

背景技术

百页轮是将一定数量的砂带片通过树脂胶规则粘结于圆柱状内芯外围的磨抛工具。百页轮中的砂带与粘结剂具有一定的弹性，使其加工过程中与工件的接触属于弹性状态。砂带片在磨削过程受到接触弹性变形、冷硬层变化、表面挤压等综合作用，保证了百页轮具有磨削、研磨、抛光的多重作用，并具有自锐性好、磨削率高、低噪音等特点。针对内外圆、曲面等难加工类型，百页轮的柔性特点使其具有较强的适应性，现阶段百页轮在精密磨削加工如叶片抛光、箱体内焊缝的打磨与抛光等难加工领域发挥着重要作用。

目前针对百页轮的研究主要集中在生产加工方面，有关百页轮的建模研究暂时还处于空白领域。利用计算机值技术结合数值模拟有助于对百页轮的磨削行为进行更深入的研究，从已有的文件来看，专利(申请公布号CN201810562486.6)提出了一种能实现磨粒随机分布的砂轮建模方法，但是方法中只研究了砂轮的建模，且建模只是针对二维平面建模，尚且不能解决形貌复杂的百页轮的建模困难的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种百页轮参数化建模方法，用于快速生成百页轮，并尽可能模拟百页轮表面真实形貌。

本发明解决上述问题的技术方案是：

一种百页轮参数化建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：测量百页轮的基体大小、砂带片尺寸与数量，建立百页轮几何模型；

步骤二：用三维超景深显微仪对百页轮砂带片的表面形貌进行采集，获取实际百页轮砂带片的表面的磨粒大小、出刃高度和磨粒分布间距；

步骤三：基于测量的磨粒的尺寸区间，建立相应大小的正六面体基体，对利用随机平面对正六面体基体进行切割，建立若干形状不规则的多面体磨粒模型；

步骤四：创建虚拟轴线，使磨粒绕其旋转任意角，变换磨粒的初始位姿；

步骤五：根据步骤二中获得的磨粒在不同方向上的间距，将百页轮几何模型的砂带片的外表面划分为若干四边形虚拟格子；

步骤六：将多面体磨粒模型的中心落在虚拟格子的格点上，继续调整多面体磨粒模型的中心位置，使磨粒在四边形的虚拟格子的格点上随机任意移动，模拟随机分布；

步骤七：根据实际磨粒的出刃高度，移动磨粒在砂带片的外表面的突出高度使其满足条件，完成百页轮模型的建立；

步骤八：编写GUI插件，调用GUI插件生成百页轮模型的输入界面，在GUI界面输入相关的参数，自动生成基于磨粒微观形貌的百页轮模型。

进一步地，步骤一中，通过测量百页轮各部分的几何尺寸，建立带有中心孔内径为d、外径为D、高为h的百页轮基体，并将n片宽度为b的砂带片均匀分布在基体的外围。

进一步地，步骤二中，所述磨粒大小根据磨粒粒度计算得到，磨粒大小包括磨粒粒径的最小值和最大值，所述磨粒的分布间距包括宽度方向的横向平均间距和长度方向的纵向平均间距。

进一步地，步骤二中，磨粒粒径的最小值和最大值计算方式如下：