数字孪生模型在轴承套圈磨削加工中的应用

doi:10.16182/j.issn1004731x.joss.21-1050

系统仿真学报 ›› 2023, Vol. 35 ›› Issue (3): 557-567.doi: 10.16182/j.issn1004731x.joss.21-1050

数字孪生模型在轴承套圈磨削加工中的应用

刘红彬¹(), 申志强¹(), 王轶泽¹, 邱明¹, 林文荣²

^1.河南科技大学机电工程学院，河南洛阳 471000
^2.山东宇捷轴承制造有限公司，山东临清 252665

收稿日期:2021-10-15 修回日期:2021-12-31 出版日期:2023-03-30 发布日期:2023-03-22
通讯作者: 申志强 E-mail:hongbin-liu@163.com;513988632@qq.com
作者简介:刘红彬(1974-)，男，副教授，博士，研究方向为轴承润滑、动力学。E-mail：hongbin-liu@163.com
基金资助:
山东省重点研发计划(2020CXGC011001)

Application of Digital Twin Model in Grinding of Bearing Rings

Hongbin Liu¹(), Zhiqiang Shen¹(), Yize Wang¹, Ming Qiu¹, Wenrong Lin²

^1.School of Mechanical and Electrical Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471000, China
^2.Shandong Yujie Bearing Manufacturing Co. , Ltd, Linqing 252665, China

Received:2021-10-15 Revised:2021-12-31 Online:2023-03-30 Published:2023-03-22
Contact: Zhiqiang Shen E-mail:hongbin-liu@163.com;513988632@qq.com

摘要/Abstract

摘要：

数字孪生模型能够有效地促进实际产品与产品模型间的虚实交互。针对调心滚子轴承套圈磨削过程中的磨削力，通过对磨削工作区各构件进行动力学与接触算法建模以及刚柔耦合处理，构建了轴承套圈沟道磨削加工数字孪生模型，完成了轴承套圈磨削工作区域在数字空间中的虚拟映射。并使用该模型对砂轮线速度、工件转速等工艺参数进行了分析与试验，证明了所构建数字孪生模型具有一定的有效性。该模型具有高保真性，可用于理解、预测和优化真实系统。

关键词: 动力学, 虚拟映射, 数字孪生模型, 磨削力, 工艺参数

Abstract:

The digital twin model can effectively promote the virtual-real interaction between the actual product and the product model. Aiming at the grinding force generated in the grinding process of spherical roller bearings, this paper constructs the bearing ring raceway grinding process by performing dynamics, contact algorithm modeling and rigid-flexible coupling treatment on the components of the grinding work area. The digital twin model completes the virtual mapping of the grinding work area of the bearing ring in the digital space. The model is used to analyze and test the process parameters such as the grinding wheel linear speed and the workpiece speed, which proves the validity of the digital twin model constructed. The model has high fidelity and can be used to understand, predict and optimize real systems.

Key words: dynamics, virtual mapping, digital twin model, grinding force, process parameters

中图分类号:

TH133.33

刘红彬, 申志强, 王轶泽, 邱明, 林文荣. 数字孪生模型在轴承套圈磨削加工中的应用[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(3): 557-567.

Hongbin Liu, Zhiqiang Shen, Yize Wang, Ming Qiu, Wenrong Lin. Application of Digital Twin Model in Grinding of Bearing Rings[J]. Journal of System Simulation, 2023, 35(3): 557-567.

图/表 18

图1

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表1

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参考文献 16

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名称	材质	弹性模量	泊松比
套圈	GCr15	2.19×10¹¹	0.300
砂轮	Al₂O₃	3.70×10¹¹	0.220
磁极	45钢	2.09×10¹¹	0.269
砂轮轴	45钢	2.09×10¹¹	0.269
支承	45钢	2.09×10¹¹	0.269

工艺信息	工作条件
机器类型	3MZ1450轴承外圈滚道磨床
砂轮	CBN棕刚玉砂轮
工件偏心量/mm	23952CA/W33-01 0.2
砂轮线速度/(m/s)	48
工件轴转速/(r/min)	62
进给速度/(mm/min)	0.1
进给量/mm	0.013

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