表面粗糙度与形状精度分析虚拟实验

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Ø 实验内容

针对切削加工过程，运用ALGOR中的有限单元库，材料库及相关算法，约束处理算法等建立分析模块，将整个铣削加工过程的仿真离散为不同的有限元分析子系统。在每个子系统中，通过刀具和工件的布尔运算，完成有限元仿真分析。在有限元仿真的后处理中分析结果数据和物理量的变化云图，采集仿真加工后工件节点坐标，生成已加工工件的表面形貌。将ALGOR分析的表面形貌数据导入MATLAB，通过MATLAB的强大计算功能，实现表面形貌的重新构建。并根据相应的精度预测模型，计算得出表面的表面粗糙度、平面度、直线度和线轮廓度的预测值。

Ø 实验功能和效果

针对表面粗糙度二维测量方法存在的不能充分反映被测表面的真实结构及几何特性的问题，通过得到的虚拟工件模型，获得待求表面各网格节点的原始数据，利用MATLAB软件进行数据处理，以达到更接近于真实的虚拟工件表面粗糙度三维评定。通过采集已加工表面有限元分析的节点数据，运用MATLAB插值生成工件表面，以线性回归方法确定评定基准面，然后进行平面度的评定计算；这种运用线性回归法，能准确而充分地利用原始数据，而且直接运用MATLAB运算，使平面度误差的计算达到迅速、准确、可靠。直线度误差的评定以最小条件为原则，直线度分为在给定平面内，在给定方向上和任意方向上三种情况，这里给出平面内直线度误差的评定方法—用两端点法和最小二乘法进行综合评定。评定平面曲线精准度的主要指标是线轮廓度，线轮廓度公差是用以限制平面曲线(或曲面的截面轮廓)的形状误差。

图1 原始表面形貌图

（a）表面粗糙度 

（b）平面度

图2 评定界面效果图