基于archard模型的机床导轨磨损模型及有限元分析-李聪波.pdf

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1、 第 52 卷第 15 期 2016 年 8 月 机 械 工 程 学 报 JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING Vol.52 No.15 Aug. 2016 DOI： 10.3901/JME.2016.15.106 基于 Archard 模型的机床导轨磨损模型及 有限元分析*李聪波1何 娇1杜彦斌2肖卫洪1王战江1(1. 重庆大学机械传动国家重点实验室 重庆 400030； 2. 重庆工商大学制造装备机构设计与控制重庆市重点实验室 重庆 400067) 摘要： 机床导轨的磨损是导致机床精度降低或丧失的重要因素。 针对机床导轨磨损深度的预测问题， 提出了一种基于 A

2、rchard模型与有限元模拟试验的机床导轨磨损分析方法。该方法基于修正的 Archard 模型形成一种磨损深度的计算公式，并采用一种离散化计算方法进行求解；结合 ANSYS 软件，提出机床导轨磨损有限元分析模拟的方法及流程；最后，以车床滑动导轨为例，用有限元试验方法对机床导轨的磨损过程进行模拟分析，得到磨损深度关于磨损次数的计算公式，其结果表明：机床导轨磨损深度的仿真模拟值与实际值具有一致性。 关键词 ： Archard 模型；磨损深度；有限元；模拟分析 中图分类号 ： TH17 Archard Model Based Machine Tool Wear Model and Finite El

3、ement Analysis LI Congbo1HE Jiao1DU Yanbin2XIAO Weihong1WANG Zhanjiang1(1. State Key Laboratory of Mechanical Transmission, Chongqing University, Chongqing 400030; 2. Key Laboratory of Manufacturing Equipment Mechanism Design and Control of Chongqing, Chongqing Technology and Business University, Ch

4、ongqing 400067) Abstract： The wear of Machine Tool is the important factors which result in machine precision decrease or loss. In view of wear depth prediction of machine tool, a method of machine tool wear analysis based on Archard model and finite element simulation experiments is proposed. The m

5、ethod based on modified Archard model to form a kind of wear depth calculation formula, and adopts a discretization method to solve; with the ANSYS software, machine tool wear finite element analysis simulation methods and processes are mentioned; Finally, using lathe sliding guide as an example, an

6、 experiment using the finite element method is done to simulate and analyze the wear process of the slideway of machine tool, and a formula of wear depth about the number of wear is obtained. The results show that the simulation values of machine tool wear depth is consistent with the actual values.

7、 Key words： Archard model； wear depth； FEM； simulation analysis 0 前言*机床服役一段时间后，导轨一般会发生磨损，而导轨磨损影响因素较多， 取决于导轨材料的硬度、承载重量、滑动速度和工作条件等多个方面。因此，需综合各方面因素，对导轨磨损的过程进行分析并 国家自然科学基金 (51305470) 、重庆市基础与前沿研究计划(cstc2014jcyjA70008) 和中央高校基本科研业务费专项资金(CDJZR12110076)资助项目。 20150803 收到初稿， 20160408 收到修 改稿 建立切合实际的导轨磨损模型。 目前，已

8、有一些导轨磨损的理论模型运用于导轨磨损分析， 其中 Archard 模型1是一种进行磨损分析的常用模型。近年来，国内外一些学者对 Archard理论模型的修正、磨损量的预测以及减小磨损深度的控制等进行了研究，如 LEE 等2通过试验得出磨损系数是关于温度的函数，该系数可用于修正Archard 模型中材料硬度以及磨损系数随温度的变化。针对导轨磨损量的研究需要大量试验数据作支撑，且试验耗时较长的问题，一些学者结合 Archard模型和有限元模拟试验来确定各磨损因素的影响大月 2016 年 8 月 李聪波等：基于 Archard 模型的机床导轨磨损模型及有限元分析 107 小3-4。 SHEN 等5

9、用 Archard 模型分析轴承的动态 磨损过程并用有限元模拟接触表面之间的磨损得知：可用离散准静态模型模拟非线性磨损过程，且磨损模拟程序可用于分析实际机械轴承的摩擦学性能； BORTOLETO 等6提出了一种基于线性 Archard磨损规律和有限元建模的计算方法，数值模拟应力场分布并分析圆盘表面轮廓的变化； LEE 等7用有限元模拟拉丝工艺过程， Archard 模型预测模具磨损，考虑拉丝过程中线振动影响的预测、试验结果相当一致， 从而建立了能精确预测模具磨损的模型；RIPOLL 等8利用有限元分析了加载纹理在不同槽形态和加载条件下进行往复式滑动摩擦对纹理表面塑性变形的影响； BEHRENS

10、 等9运用 Archard 模型结合有限元分析，研究在温度影响下，热锻模具在不同次数磨损后的表面轮廓； 陶功权等10用 Archard模型研究得知车轮的磨损体积和滚动圆处的磨损深度随车辆的运行里程基本呈线性增长；LENGIEWICZ 等11基于 Archard 模型分析销盘式试件在不同压力、磨损系数下反复磨损后磨损深度与次数的关系，并用有限元验证了其正确性。 在 Archard 磨损模型中，应力作为影响磨损量的一个重要因素被视为常量，总磨损量通过首次磨损量的累加求和得到。对于机床导轨的滑动磨损过程，接触表面的磨损深度与导轨材料的应力值密切相关，随着每一次磨损运动的进行，磨损总深度发生变化，下一

11、次磨损应力值也会发生相应变化。这使得单次运动的磨损量有所差异，故总磨损量不能简单地采用首次磨损量累加求和。 本文以机床矩形导轨的滑动磨损为研究对象，对 Archard 磨损理论模型进行修正，考虑将每次运动的磨损深度作为影响应力值 的因素，并通过有限元 ANSYS 模拟分析导轨摩擦副磨损中接触面应力对导轨磨损的影响，并利用模拟结果拟合出单次滑动摩擦的磨损深度和多次滑动摩擦总磨损深度的计算公式，以期更加精确地预测导轨磨损量并揭示摩擦过程中正应力对导轨磨损的影响机理。 1 基于修正 Archard 模型的机床导轨 磨损深度计算模型 1.1 基于修正 Archard 模型的机床导轨磨损深度计算公式 A

12、rchard 磨损模型的一般公式如下 dddP LVKH= (1) 式中， V 为磨损体积； P 为工件与材料接触面的法向压力； L 为模具与工件之间的切向相对滑移距离；H 为模具硬度； K 为磨损因子。 dV， dP 和 dL 可以用下式表示12dV=dhdA dP=dA dL=vdt(2) 式中， h 为磨损深度； A 为接触面积； v 为相对滑移速度 (假设恒定 )； t0为滑移时间。 将式 (2)代入式 (1)可以得到式 (3) d= dKvhtH (3) 在此理论模型中，应力值 通常取为常量。但研究表明，实际工程中的任何接触表面都不是绝对光滑的，实际接触面积与接触表面的微观形貌有 关

13、13，故导轨上各点的应力值和接触表面的磨损深度和磨损状态密切相关，应力值会随着接触表面各点的磨损深度变化而变化，从而导致导轨接触面的磨损程度发生变化。因此，对于具体某接触点的一次模拟磨损深度，原有 Archard 模型已经不再适用。针对这种情况，在特定的磨损区域需要对 Archard模型进行修正。 本文以机床滑动导轨作为研究对象，在实际运动过程具有如下特点：导轨表面温度变化不大；导轨材料一定，可将其硬度值视为常量；摩擦因数是在适用范围内选取的数值，故这些影响因素不作为本次研究的主要因素。具体修正公式如下 ()vd= dKhttH (4) 如果在机床导轨滑动过程中，磨损过程中某个表面接触点处的应

14、力随时间变化曲线可以获得，对式 (4)进行积分就可以求出这个接触点的一次磨损过程中的磨损深度。由于 K,H 是常数， v 相对滑动速度恒定，对时间求积分就可以得到式 (5) ()0=tdtKvhtH(5) 式中， v 为滑动速度。 1.2 机床导轨磨损深度的离散化计算方法 在模拟试验中，由于接触点的应力曲线较为复杂，式 (5)的求解非常困难。为方便计算，采用一种磨损深度的离散化计算方法：选取一定的时间段 t作为时间间隔，在此时间间隔 t 中， 可视为恒定值，求取该时间间隔内的磨损深度 hj,n(其中 j 表示第 j 次磨损， n 表示第 n 个接触点 )，再通过求和得出磨损深度。对于该时间间隔

15、内的磨损深度可通过下列公式求得 tHKvhnjnj=, (6) 单次滑动由 m 段时间间隔构成，则其磨损深度hj,n可表示为 机 械 工 程 学 报 第 52 卷第 15 期 期 108 tHKvhhnjmiminjnj=,11, (7) 故 k 次磨损总深度 W 可表示为 =kjnjhW1,(8) 具体过程分为两步：一是从接触点的时间历程曲线中截取出属于磨损阶段的曲线；二是对截取出的磨损阶段曲线进行划分并利用式 (6)求解。 机床导轨在滑动过程中表面上的点所受的应力会随时间变化，其大致曲线如图 1 所示。图 1 中曲线表示导轨上某一点在经历整个滑动过程中的应力曲线。由图可知，该点整个过程中都

16、存在应力值，由于摩擦磨损只发生在表面实际接触的过程中，对于没有实际接触时所受的应力，不考虑其对应的磨损。图中时间段 (t1 t2)之间的曲线为实际接触时所受的应力值，在计算过程中，选用时间段 (t1 t2)及其对应的应力值进行计算。 图 1 节点应力的时间历程曲线 图 2 所示为图 1 中的时间段 (t1 t2)对应的应力值曲线，运用离散化方法将此段时间均分为 m 段，因微小时间段 t 内应力值变化不大， 选取时间段末 图 2 节点摩擦过程中的应力时间历程 所对应的应力值进行计算。例如为计算时间段 t1到t1+t 秒内的车床滑动导轨模型的磨损深度，选取t1+t 时刻对应的应力值通过式 (6)进

17、行计算。 2 机床导轨磨损有限元模拟方法及 流程 2.1 机床导轨磨损有限元模拟方法 由式 (6)可知，要想获得导轨的磨损深度，难点在于导轨面上接触点应力 j,n的获取，为此，引入有限元方法对导轨磨损过程进行模拟。有限元法的基本思想是先将研究对象的连续求解区域离散为一组按一定方式相互联结在一起的有限个单元组合体，然后对单元 (小区域 )进行力学分析，最后再整体分析。这种化整为零，集零为整的方法就是有限元的基本思路。其理论基础是弹性力学，主要是分析某一时刻物体的状态，无法模拟连续的运动，故滑动体运动是按时间步14-15的方式进行，即滑动体在滑移相应距离过程中各个时间点的状态。 导轨表面相对滑动时

18、有摩擦现象产生，从微观角度分析是由于接触表面凹凸不平所致。导轨经历多次磨损后，表面微观形貌发生变化，磨损量也发生变化。通过网格划分方法，可较为准确的求出导轨接触点上的应力值，用于计算导轨的磨损深度。 机床导轨磨损有限元模拟方法主要分为两步。 (1) 模拟机床切削加工过程中导轨的滑动，从模拟模型中选取目标节点 n，提取出计算磨损深度所需的第 j 次正法向压力 j,n， 用式 (6)计算每一载荷步下的磨损深度，再结合式 (7)计算单次机床滑动导轨的磨损深度。 (2) 将前一次模拟结果中导轨磨损深度作为后一次模拟的模型初始条件，即把前一次的磨损值代入新建立的模型中， 再导入建模初始条件 (表 1 所

19、示为某次试验初始条件 )进行模拟，如此反复，通过式(8)得到总磨损深度，经过数据分析，拟合出磨损深度随机床滑动导轨滑动次数增加而变化的公式。 表 1 模拟初始条件 导轨 材料 磨损因子 K 硬度HB 相对滑移 速度 v/ (mm/min) 弹性模量 /GPa泊松比 铸铁HT200 5102 200 200 130 0.3 2.2 机床导轨磨损模拟流程 运用有限元对机床导轨进行模拟分析时，根据假设条件以及导轨的受力分析，考虑到不降低计算准确性以及减少计算量，建立滑动导轨的模拟模型(图 3 所示为机床模型 )。其中，下方模型为导轨简化模型，上部分为导轨上方移动部件简化模型，移月 2016 年 8

20、月 李聪波等：基于 Archard 模型的机床导轨磨损模型及有限元分析 109 动部件沿着导轨方向做往返运动。 图 3 机床滑动导轨模拟模型 为进行有限元计算 ， 需对建好的有限元模型按照求解要求划分相应网格，将滑块与导轨接触表面建立接触对，同时为了对导轨接触表面的节点应力值进行数据选取，需要对节点号进行显示，方便数据的提取与分析，图 3 中节点的具体位置如图 4 所示。 图 4 节点位置分布图 本论文为研究磨损深度与次数之间的关系，通过建立有限元模型进行仿真分析，具体流程如图 5所示 。 图 5 磨损深度计算程序流程图 3 有限元模拟导轨磨损试验 机床加工时，矩形导轨只有一个沿滑动方向上的移

21、动自由度，主要承受主切削力和上方移动部件的重力，以及切削力折算到导轨上 x、 y、 z 轴三个方向的力矩。为保证模拟试验的准确性及可行性，首先对机床导轨的运动情况假设如下。 (1) 只针对某一特定零件切削加工时导轨的受力分析。 (2) 模拟加工过程中，导轨上移动部件为匀速运动。 (3) 由于导轨上的压力主要来自于主切削力以及移动部件的重力，本试验主要选取主切削力和重力为研究对象，并假设导轨平面受力均匀且两条导轨受力相等。 (4) 由于导轨的精度尤其重要，在此本试验只研究导轨表面的磨损，不对上方滑动体做研究。 3.1 模拟试验初始条件的确定 由受力分析可知， 导轨受到 x、 y 和 z 轴的力矩

22、，根据假设条件， x 轴的力矩可以忽略；因 z 轴力矩不对导轨平面磨损产生作用也予以忽略。图 6 所示为机床切削加工时滑动导轨上的受力分析图。 图中，Pz为切削力 F与重力 W 沿 z 方向的合力， xp与 yp为 Pz作用点到坐标轴 y、 x 的距离,zP表示 Pz的假想力， 作用在 y 轴上。zP表示由zP引起的导轨反向力，M 表示导轨面的反力矩。 c 图表示压力引起的压强，d 图表示力矩引起的压强， e 图表示合压强。导轨的接触宽度为 a，接触长度为 L。机床加工时，导轨所受的力矩载荷会发生变化，在压强 (比压 )计算方法中，沿导轨长度的接触变形和压强通常采用为线性分布，文中在此基础上采

23、取平均载荷的方式进行 计算。 图 6 滑动导轨受力分析图 记 F 为单条导轨受力，其引起的压力为 aLFPF/= (9) M 引起的压力为 机 械 工 程 学 报 第 52 卷第 15 期 期 110 2/6 aLMPM= (10) 导轨所受的最大、最小压强分别为 max61FMFMpppaL FL=+= +(11) min61FMFMpppaL FL= (12) 取其平均压强为 aLFpppav=+= )(21minmax(13) 要获得导轨表面压强，需要对所受压力进行分析。导轨所受外力：重力、切削力等。以 YT15 硬质合金车刀切削 b=0.588 GPa 的热轧钢外圆 r=24 mm 为

24、例，切削速度 vc=100 m/min，背吃刀量 ap=4 mm，进给量 f=0.3 mm/r(f=200 mm/min)。车刀几何参数 0=10、 Kr=75、 s=-10、 r=0.5 mm, 通过切削力经验公式可求得主切削力161 620 NCF = (14) 取导轨上移动部件的重量 W=600 N，故可知单条导轨上受力 1 620 600N1110N22 2CzWFPF+ += = = (15) 移动部件与导轨平面的接触宽度 a=35 mm，接触长度 L=580 mm，由公式 (5)可得 0.054 68 MPaFPaL=(16) 机床切削加工过程，是在有润滑油的条件下，上方滑动部件在

25、机床导轨上进行滑动。所以，关于机床切削加工时滑动导轨摩擦因数的选取，根据表2，可选择其摩擦因数 为 0.12。 表 2 导轨材料的摩擦因数 滑动状态下的摩擦因数 静摩擦因数 动摩擦因数 导轨材料及其摩擦因数 无润滑 有润滑 无润滑 有润滑 铸铁 -铸铁 0.18 0.15 0.07 0.12为准确模拟机床加工过程中导轨滑动时的摩擦情况，需设定合理的初始条件。在 Archard 模型中，磨损因子 K 需要试验确定，最早作磨损因子试验的是 Holm(1946)17，他按照常用的大类型材料和有无润滑的情况下进行了试验 , 其结果表示铸铁与铸铁在有润滑油的条件下，其磨损因子 K 为5102。模拟的初始

26、条件如表 2 所示，其中模拟单次滑动时间为 30 s，移动距离为 100 mm。由于 ANSYS 不能直接模拟物体运动情况，此处用载荷步实现，本试验设定 60 个载荷步，即时间步为 0.5 s。 3.2 ANSYS 模拟导轨磨损试验 按照要求建立图 3 所示的有限元模型，导入表2 中的初始条件，设定相关的边界条件并进行求解。用 ANSYS 通用后处理模块显示模拟滑动导轨某一次滑动过程中某时刻导轨接触面的应力云图，如图7 所示。上方为滑动部件简化模型，下方为机床导轨简化模型。 图 7 应力分布云图 由图 7 可以看出：在机床导轨运动过程中的各个时刻，机床滑动导轨沿 x 方向上的节点所受应力不是恒

27、定值 (直角坐标系方向如图所示 )，而是随时间变化的。为了利用式 (6)计算磨损深度，需得到磨损过程中节点各时刻的法向应力值。 为方便后续过程得到机床导轨表面磨损情况，提取导轨接触面上各节点法向应力值，需得到各个节点对应的位置分布关系，如图 8 所示。 3.3 ANSYS 模拟试验结果 在 ANSYS 中利用时间历程后处理对接触点数据进行提取，分析处理指定时间范围内模型指定节点上应力随时间的变化情况。 3.3.1 接触表面滑动方向上节点受力分析 为了研究机床导轨沿滑动方向上各个节点的应力情况，选取接触表面上沿 x 方向相邻三个节点 (1 597, 1 611, 1 625)随时间变化的法向应力

28、， 绘制相应的应力时间历程图 (应力随时间变化曲线图 )。如图 9 所示，同一 x 轴线上的节点在其对应的上方滑块和下方导轨在实际接触过程中的相应时刻，所受的应力值相差较小，再结合式 (7)可知，同一 x 轴线上节点的磨损程度相差不大。因此，可以把平行于x 轴线，即沿导轨运动方向同一轴线上节点磨损过程看作是均匀磨损。 月 2016 年 8 月 李聪波等：基于 Archard 模型的机床导轨磨损模型及有限元分析 111 图 8 接触表面节点位置分布图图 9 相邻节点的应力时间历程 3.3.2 接触表面滑动方向截面上节点受力分析 由建模过程可知，导轨模型节点关于平行于导轨运动方向上的中间节点对称，

29、 即接触表面同一 y z截面上的节点关于中间节点对称，两侧节点所受应力大小几乎一样。 如图 8 所示， 节点 41、 1 614、 1 613、1 612 与节点 610、 1 608、 1 609、 1 610 所受的应力值大小关于节点 1 611 分别对称分布，相对应的对称节点所受的法向应力值的大小即相等。所以，在数据的选取上， 现只需要考虑其中一侧的试验结果。 图 10 所示为接触面同一 y z 截面上的节点 41、1 613 和 1 611 所对应的应力时间历程图，根据图 8的节点位置分布图， 可知节点 41 位于导轨有限元模型最外侧，节点 1 611 位于导轨有限元模型中间线上，节点

30、 1 613 在有限元模型上介于节点 41 和节点1 611 中间。总体来说，节点 1 611 对应的法向应力曲线最高，节点 1 613 对应的法向应力曲线的高度次之，节点 41 对应的法向应力曲线的高度最低。结合式 (7)以及图 9，可知机床在加工过程中，机床滑动导轨中间的磨损程度要比两侧略为剧烈。 图 10 同一 yz 截面上节点的应力时间历程 3.3.3 接触表面滑动方向上磨损后的表面形貌 图 11 为机床导轨模型一次磨损后的表面形貌放大图，滑动体从左往右滑动，左右高出部分为机 床导轨模型模拟滑动过程的起止点，中间部分为磨损后的表面形貌。由此也可以看出导轨表面磨损后 (中间低凹部分 )，

31、在同一 xy 截面上，节点磨损深度几乎相同，同一 yz 截面上，中间部分的节点磨损深度比两侧节点的略多。在实际过程中，机床滑动导轨随着磨损次数的增加，中间部分磨损深度会逐渐减小，两侧则逐渐增大，最终达到相对均匀的磨损状态，即进入稳定磨损阶段。 图 11 磨损后的表面形貌 机 械 工 程 学 报 第 52 卷第 15 期 期 112 3.4 模拟试验数据拟合 由接触表面上的节点受力分析可知，机床滑动导轨中间和两侧的磨损程度不一样，而沿导轨运动方向即平行于 x 轴线的任一截线上的节点磨损程度相差不大。故可以机床滑动导轨外侧边缘节点 41为例进行磨损深度数据拟合 (其他部位节点的磨损深度数据可类似分

32、析及处理 )， 为保证拟合结果的准确性， 可根据图 8 选取与节点 41 同一 x 轴线上的节点 (33, 36, 38, 43)研究导轨磨损深度的变化趋势 (各节点数据如表 3 所示 )。在数据处理的过程中，可知随着机床滑动导轨滑动次数的增加，滑动导轨边缘处的单次磨损深度在逐渐增大，且增大的趋势是在变缓的；导轨中间部分的节点单次磨损深度在逐渐减小，且减小的趋势也是在变缓的。机床滑动导轨模型在滑动磨损的过程中，导轨模型中间部分和两侧部分最后达到相对稳定的磨损阶段，即它们的磨损深度几近相同。 表 3 各目标节点模拟各步的磨损深度 磨损深度 /107mm 节点 33 节点 36 节点 38 节点

33、41 节点 43 h1,n5.868 109 5.868 275 5.868 235 5.868 076 5.868 121 h2,n5.870 070 5.870 114 5.870 114 5.870 035 5.870 067 h3,n5.872 014 5.871 922 5.871 972 5.871 980 5.872 011 h4,n5.873 933 5.873 697 5.873 790 5.873 902 5.873 928 h5,n5.875 828 5.875 437 5.875 578 5.875 796 5.875 814 h6,n5.877 715 5.877 1

34、58 5.877 275 5.877 556 5.877 656 h7,n5.879 554 5.878 842 5.878 947 5.879 294 5.879 482 h8,n5.881 371 5.880 510 5.880 588 5.881 013 5.881 295 _#_#_#_#_#_#选取导轨靠近边缘处的节点 41的磨损深度 hj,41的变化如图 12 所示。 图 12 节点 41 不同时间段的磨损深度 以上分析了在多次滑动时，机床滑动导轨磨损深度的变化趋势。利用表 3 和图 11 中的数据，可得图 13 所示导轨边缘节点磨损深度随次数的变化趋势图；结合数值分析的方法，可以

35、拟合出机床滑动导轨多次滑动磨损后其任意一次的磨损深度和多次滑动机床滑动导轨总磨损深度的计算公式。 对 ANSYS 分析得出的数据进行拟合可得，车床滑动导轨某一次滑动的导轨边缘磨损深度计算公式为 ()00exp /hh A kt= k=1,2, (17) 式中， h0=19.005， A0=13.138 5， t=6 752.5。 k 次总磨损深度计算公式可由式 (8)得出 ()() ( )100100exp( / ) d =1,2,1 exp( / ) exp( 1/ )nkkWhhA xtx khk At xt t= = _ (18)由于导轨边缘磨损深度计算式 (17)得到的拟合磨损深度与实

36、际节点 (如表 4 所示 )的磨损深度相差不大，其误差在 (109 mm)之内，可知所得磨损深度计算公式是可以接受的。其他部位节点的磨损深度可进行类似数据拟合。 图 13 导轨边缘节点的单次磨损深度随磨损次数的 变化趋势 月 2016 年 8 月 李聪波等：基于 Archard 模型的机床导轨磨损模型及有限元分析 113 表 4 拟合公式的磨损深度 磨损深度 /107mm 拟合数据 节点 35 节点 40 h1,n 5.868 446 5.867 995 5.867 976 h2,n 5.870 391 5.870 024 5.870 027 h3,n 5.872 336 5.871 968

37、5.871 974 h4,n 5.874 281 5.873 891 5.873 895 h5,n 5.876 225 5.875 790 5.875 792 h6,n 5.878 169 5.877 658 5.877 653 h7,n 5.880 113 5.879 498 5.879 420 h8,n 5.882 057 5.881 310 5.881 148 _#_#_#_#4 结论 (1) 基于 Archard 修正模型， 运用离散化的计算方法，得出了根据法向接触应力计算导轨磨损深度的公式，并提出了机床导轨磨损有限元模拟方法及模拟流程。 (2) 通过 ANSYS 分析机床导轨接触表面

38、的受力情况并对数据拟合得出磨损深度关于磨损次数的函数，可用于机床导轨磨损深度的预测，并有助于揭示导轨接触表面初期的磨损机理。 (3) 由于本仿真模型模拟过程对接触表面其他因素的考虑不够全面，故不能完整地描述整个磨损过程，但对磨损初始阶段的跑合磨损是适用的，可为后续的深入研究提供一种可靠有效的方法。 参 考 文 献 1 ARCHARD J F. Contact and rubbing of flat surfacesJ. Journal of Applied Physics， 1953， 24(8)： 981-988. 2 LEE R S， JOU J L. Application of num

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