刘晓初，刘镇，梁忠伟，黄建枫，高伟林，萧金瑞

基于随机碰撞的GCr15钢强化研磨表面粗糙度数值模拟

刘晓初a,b,c，刘镇a,b,c，梁忠伟a,b,c，黄建枫a,b,c，高伟林a,b,c，萧金瑞a,b,c

（广州大学 a.机械与电气工程学院 b.广州市金属材料强化研磨高性能加工重点实验室 c.广东省强化研磨高性能微纳加工工程技术研究中心，广州 510006）

探索强化研磨工艺参数对表面粗糙度的影响规律。采用小球均布大球模型来模拟研磨粉附着在钢珠表面对工件的强化作用，基于Abaqus/Python建立强化研磨随机碰撞有限元模型，设置不同喷射速度、喷射角度、钢珠直径、喷射时间等工艺参数进行仿真模拟。运用Matlab提取靶材表面形貌，并基于此形貌，沿4种不同路径计算表面粗糙度，分析不同参数下表面粗糙度的变化规律。随喷射时间的增加，强化研磨表面粗糙度先增加，后趋于稳定。喷射角度为90°，钢珠直径为0.8mm，喷射速度分别为30、50、70 m/s条件下，随着喷射时间的增加，表面粗糙度增加至稳定后，分别在1~1.2、1.7~1.9、2~2.5 μm波动；喷射速度为50 m/s，钢珠直径为0.8mm，喷射角度分别为30°、60°、90°条件下，随着喷射时间的增加，表面粗糙度增加至稳定后，分别在1.1~1.3、1.5~1.7、1.7~1.9 μm波动；喷射速度为50 m/s，喷射角度为90°，钢珠直径分别为0.4、0.8、1.2 mm条件下，随着喷射时间的增加，表面粗糙度增加至稳定后，分别在0.7~0.8、1.7~1.9、2.4~2.6 μm波动。经过试验验证，发现试验结果与仿真结果平均误差为8.15%。强化研磨随机碰撞有限元模型能可靠预测强化研磨工艺下工件的表面粗糙度，可为后续研究提供理论基础。

强化研磨；表面粗糙度；随机碰撞；数值模拟；……