3 短纤维增强气压砂轮加工仿真分析
    软固结磨粒气压砂轮主要是通过磨粒与工件接触并发生相对运动来实现材料的去除，其工作时的受力情况比较复杂。气压砂轮最后加工的效率主要受气压砂轮下压量及其内部充气压力，气压砂轮基体材质以及与工件接触的夹角等因素的影响。通过有限元仿真软件ANSYS模拟不同气压砂轮基体在激光强化表面模具光整加工时的仿形能力以及接触应力的分布情况，可以指导以后的光整加工试验。
    仿真选用外径35 mm、厚度2.5 mm的气压砂轮，砂轮充气压力0. 1 MPa，气压砂轮下压量为1.5 mm，气压砂轮基体的短纤维质量分数分别为0,2.5%,5%，对应编号分别为1,2,3。气压砂轮磨粒层弹性模量取4 MPa，泊松比取0.49。被加工材料为高碳钢，其弹性模量E为210 GPa，泊松比μ为0.3 。仿真结果如图4所示。
    图4为气压砂轮压应力云图，从图中可见气压砂轮工作时在砂轮基体和工件的接触区受力明显；压力值的大小随着短纤维质量分数的增加而增加。由修正后的Preston方程可知，随着纤维质量分数的增加，气压砂轮基体的仿形能力得到改善的同时，其材料去除的能力也得到了增强，进而提高了光整加工效率，验证了短纤维增强气压砂轮基体的理论构想。

    4 结论
    （1）介绍了短纤维与橡胶混合的理论模型及短纤维增强气压砂轮基体理论基础。利用短纤维增强理论，分析了添加天丝短纤维的复合气压砂轮力学性能。
    （2）基于有限元的方法，仿真分析了不同纤维质量分数的气压砂轮对模具表面光整加工时的应力及应变变化情况，验证了随着短纤维质量分数的增大，气压砂轮基体的仿形能力越好，其材料去除能力也越强。
 

上一页  [1] [2]