[发明专利]一种用于气囊抛光的气囊外形的设计方法

摘要

一种用于气囊抛光的气囊外形的设计方法，涉及气囊。首先根据初始的气囊参数在ANSYS中建模求解，分析得气囊的外形轮廓变形数据，再导入MATLAB中进行数据处理得改进的气囊外形轮廓数据，然后导入ANSYS中重新分析求解，得到改进后气囊的在充气变形后的外形轮廓数据，利用最小二乘圆法计算其截面轮廓圆度误差，验证了改进后的气囊截面轮廓的圆度满足气囊的外形误差的要求，将改进的气囊在ANSYS中的模型导出为IGES格式的CAD/CAM软件通用格式，即加工出改进的气囊。在无需改变气囊原始材料结构的前提下，只要按照设计的气囊外形轮廓，即可降低由于气囊充气后由球面变为非球面引起的加工精度误差，方法简单，便于实施。

主权项

一种用于气囊抛光的气囊外形的设计方法，其特征在于包括以下步骤：1)根据气囊球冠型的结构，在ANSYS中建模，气囊的外层是橡胶材料，内层的加强层是尼龙材料，采用六面体网格划分模型，将气囊上部圆筒形部分用于固定的面约束其全部自由度，对称面处施加轴对称约束，加强层的内球面施加压力，选用结构静力学求解方法进行求解，分别提取气囊内外轮廓和加强层内轮廓的半条圆弧线上的所有点生成三条路径，提取路径上的X,Y轴坐标和X、Y坐标轴上的变形分量DX、DY，导出数据；2)将步骤1）导出的数据导入MATLAB中进行数据处理，将初始外轮廓上的X、Y坐标加上X、Y坐标轴上的变形分量DX、DY，得到原始的气囊充气变形后的外形轮廓数据，利用最小二乘圆法计算其圆度误差；3)在MATLAB中将初始的橡胶层内外轮廓及加强层内轮廓上的X、Y坐标减去X、Y坐标轴上的变形分量DX、DY，得到三组点的数据；将这三组点的数据以关键点的形式导入ANSYS中，再根据圆筒状固定面的高度和气囊的厚度计算出另外两个关键点坐标，就可完成全部关键点的建模；根据关键点生成曲线，由曲线生成面，再利用生成的面回转180°完成气囊的模型的建立；再利用与步骤1)中相同的网格划分方法和载荷进行求解，然后利用步骤1)中相同的路径提取数据的方法提取数据，得到改进后的气囊橡胶层外轮廓曲线上的坐标X、Y以及对应坐标轴上的变形量分量DX、DY，导出数据；4)将步骤3)中导出的数据导入MATLAB中进行数据处理，将改进后的气囊外轮廓线上的X、Y坐标加上X、Y坐标轴上的变形分量DX、DY，得到改进后气囊充气变形后的橡胶层外轮廓数据，利用最小二乘圆法计算圆度误差值，经分析对比之后，符合对气囊的外形误差要求，而且与未改进的气囊充气变形后计算得到的圆度误差值相比，其误差值远小于未改进得气囊充气变形后的圆度误差值，满足预期的要求；5)将步骤3)中ANSYS中的模型导出为IGES格式，IGES格式是CAD/CAM软件通用的软件格式，就可以根据其加工出改进的气囊。