一种用于气囊抛光的气囊外形的设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103116678A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103116678103116678A(43)申请公布日2013.05.22(21)申请号201310057694.8(22)申请日2013.02.22(71)申请人厦门大学地址361005福建省厦门市思明南路422号(72)发明人郭隐彪王春锦潘日林建华郑茂江(74)专利代理机构厦门南强之路专利事务所35200代理人马应森(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图3页附图3页(54)发明名称一种用于气囊抛光的气囊外形的设计方法(57)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。CN103116678ACN103678ACN103116678A权利要求书1/1页1.一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。2CN103116678A说明书1/4页一种用于气囊抛光的气囊外形的设计方法技术领域[0001]本发明涉及气囊，尤其是涉及一种用于气囊抛光的气囊外形的设计方法。背景技术[0002]精密、超精密光学元件在光学、电子、航空航天及民用等诸多领域中得到了日益广泛的应用，同时，对其加工精度和表面质量也提出了极高的要求。现代尖端技术领域中对光学元件的加工精度要求越来越高，面形精度达到几十分之一波长(一个波长为632.8nm)甚至纳米级的形状与尺寸精度、超光滑表面以及最小的次表面损伤。短波段光学的发展尤其是强激光技术的出现，对光学元件表面粗糙度的要求极为苛刻，要求光学表面粗糙度小于2nm。非球面透镜或反射镜由于具有优良的光学性能，使得越来越多地应用在光学系统中，非球面特殊的几何形状决定了无论是制造难度还是制造成本都远远高于球面光学元件。传统的抛光方法在加工光学非球面上，存在一些明显的缺点，为适应特殊材料的超高精度、低粗糙度、无损伤的加工，新原理的研磨、抛光方法不断出现，如计算机控制小工具抛光技术、激光抛光技术、离子束抛光技术、应力抛光技术、磁流变抛光技术等。[0003]超精密气囊