复合气压砂轮有限元仿真与光整试验研究

为了提高气压砂轮针对激光强化模具的光整效率,解决加工过程中高频小幅振动及长时间交变应力作用引起的气压砂轮基体产生细微裂纹的问题,设计了芳纶浆粕(PPTA-pulp)增强丁苯橡胶的复合气压砂轮基体。通过对标准试样的轴向拉伸试验,得到了复合气压砂轮基体的应力—应变关系和弹性模量,利用ANSYS/LS—DYNA有限元仿真软件对复合气压砂轮的模态与应力分布特性进行了数值仿真,得到了各阶模态的频率与接触应力分布曲线;通过激光强化Cr12模具的光整加工试验,验证了仿真的正确性。研究结果表明,随着芳纶浆粕含量的增加,复合气压砂轮各阶频率得到了显著提高,且应力分布均匀性变好,提升了对高硬度、高耐磨性模具的高效加工能力;当添加3.3%的芳纶浆粕时,兼顾了仿形接触能力和应力分布的均匀性,因而能较好地满足激光强化曲面模具的光整加工。