一种激光淬火变形的补偿方法及滑槽的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种激光淬火变形的补偿方法及滑槽的加工方法，属于机械加工技术领域。所述补偿方法包括：建立工件的热力学模型，所述热力学模型用于模拟所述工件进行激光淬火处理前后尺寸的变化；对试验件进行激光淬火处理，并测量所述试验件进行激光淬火处理前后的尺寸，所述试验件的材料和形状均与所述工件相同；根据所述试验件进行激光淬火处理前后的尺寸，对所述热力学模型进行优化；利用优化后的热力学模型，确定所述工件激光淬火处理前的尺寸，以使所述工件进行激光淬火处理后的尺寸达到要求的尺寸；按照确定的尺寸加工所述工件。本发明专利技术可实现对激光淬火变形的补偿。

【技术实现步骤摘要】
一种激光淬火变形的补偿方法及滑槽的加工方法
本专利技术涉及机械加工
，特别涉及一种激光淬火变形的补偿方法及滑槽的加工方法。
技术介绍
激光淬火(英文：laser-quenching)是利用激光将材料表面加热到相变点以上，材料先转变为奥氏体，随着材料自身冷却，奥氏体又转变为马氏体，从而使材料表面硬化的淬火技术。通常激光淬火处理的材料表面光滑，变形很小，不需要后续加工即可直接装配使用。但是如果材料所对应工件的长宽比很大，那么激光淬火在材料表面造成的微小变形都会在工件上得到放大，造成工件的尺寸不能满足技术要求。
技术实现思路
为了解决现有技术激光淬火无法满足长宽比很大的工件的加工要求的问题，本专利技术实施例提供了一种激光淬火变形的补偿方法及滑槽的加工方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种激光淬火变形的补偿方法，所述补偿方法包括：建立工件的热力学模型，所述热力学模型用于模拟所述工件进行激光淬火处理前后尺寸的变化；对试验件进行激光淬火处理，并测量所述试验件进行激光淬火处理前后的尺寸，所述试验件的材料和形状均与所述工件相同；根据所述试验件进行激光淬火处理前后的尺寸，对所述热力学模型进行优化；利用优化后的热力学模型，确定所述工件激光淬火处理前的尺寸，以使所述工件进行激光淬火处理后的尺寸达到要求的尺寸；按照确定的尺寸加工所述工件。可选地，所述建立工件的热力学模型，包括：在有限元分析软件中建立所述工件的有限元模型；在所述有限元模型上仿真所述工件进行激光淬火过程中的热传递过程，得到所述工件进行激光淬火过程中的温度场；在所述有限元模型上仿真所述工件进行激光淬火过程中的热变形过程，得到所述工件进行激光淬火过程中的应力场，所述有限元模型、所述温度场和所述应力场组成所述热力学模型。可选地，所述对试验件进行激光淬火处理，包括：按照预定的工艺参数对所述试验件进行激光淬火处理，所述预定的工艺参数为对所述工件进行激光淬火处理的工艺参数。可选地，所述测量所述试验件进行激光淬火处理前后的尺寸，包括：将所述试验件沿所述试验件的长度方向分成多段；分别测量每段试验件沿所述试验件的长度方向上各个位置的宽度，并记录每段试验件测量的最大宽度。优选地，每段试验件的长度相等。可选地，所述根据测量的试验件进行激光淬火处理前后的尺寸，对建立的热力学模型进行优化，包括：根据对所述试验件进行激光淬火处理的工艺参数，对所述热力学模型模拟的工件施加热载荷，得到所述热力学模型模拟的工件进行激光淬火后的尺寸，所述热力学模型模拟的工件进行激光淬火前的尺寸与所述试验件进行激光淬火前的尺寸一样；调整所述热力学模型中的参数，直到所述热力学模型模拟的工件进行激光淬火后的尺寸与所述试验件进行激光淬火后的尺寸一样。可选地，所述利用优化后的热力学模型，确定所述工件激光淬火处理前的尺寸，以使所述工件进行激光淬火处理后的尺寸达到要求的尺寸，包括：调整优化后的热力学模型模拟的工件进行激光淬火处理前的尺寸，直到优化后的热力学模型模拟的工件进行激光淬火处理后的尺寸与所述工件进行激光淬火处理后要求达到的尺寸一样。另一方面，本专利技术实施例提供了一种滑槽的加工方法，所述加工方法包括：对曲柄进行粗加工，在所述曲柄上形成滑槽，所述滑槽留有第一加工余量；建立所述滑槽的热力学模型，所述热力学模型用于模拟所述滑槽进行激光淬火处理前后尺寸的变化；对试验件进行激光淬火处理，并测量所述试验件进行激光淬火处理前后的尺寸，所述试验件的材料和形状均与所述滑槽相同；根据所述试验件进行激光淬火处理前后的尺寸，对所述热力学模型进行优化；利用优化后的热力学模型，确定激光淬火处理前所述滑槽的尺寸，以使对所述滑槽进行激光淬火处理后所述滑槽的尺寸达到要求的尺寸；按照确定的尺寸精加工所述滑槽；对所述滑槽进行激光淬火处理。可选地，所述加工方法还包括：在所述对曲柄进行粗加工之后，对所述曲柄进行热处理。优选地，所述加工方法还包括：在所述对所述曲柄进行热处理之后，对所述滑槽进行半精加工，所述滑槽留有第二加工余量，所述第二加工余量小于所述第一加工余量。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过先对试验件进行激光淬火处理，测量得到试验件进行激光淬火处理前后的尺寸，并根据测量得到的尺寸对工件的热力学模型进行优化，从而使热力学模型可以模拟出工件进行激光淬火处理前后尺寸的变化。再利用优化后的热力学模型，确定工件进行激光淬火处理前的尺寸，以使工件进行激光淬火处理后的尺寸达到要求的尺寸，并在对工件进行激光淬火之前，按照确定的尺寸对工件进行加工，从而使工件进行激光淬火处理后的尺寸与工件进行激光淬火处理后要求达到的尺寸相同，实现对激光淬火变形的补偿。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的曲柄滑块机构的结构示意图；图1a是本专利技术实施例提供的曲柄的结构示意图；图1b是本专利技术实施例提供的曲柄的剖面图；图2是本专利技术实施例一提供的一种激光淬火变形的补偿方法的流程图；图3是本专利技术实施例二提供的一种滑槽的加工方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。曲柄滑块机构是用曲柄和滑块来实现转动和移动相互转换的平面连杆机构。图1为曲柄滑块机构的结构示意图，参见图1，曲柄滑块机构包括曲柄10、滑块20和连杆30。曲柄10的一端可转动地固定在底座11上，连杆30的一端可转动地固定在底座31上，滑块20固定在连杆30的另一端上。图1a为曲柄的结构示意图，图1b为曲柄的剖面图，参见图1a和图1b，曲柄10上设有沿曲柄10的长度方向延伸的滑槽10a，如图1所示，滑块20在滑槽10a内沿滑槽10a的延伸方向滑动，同时曲柄10和连杆30以各自固定的底座11、31为中心同向转动。由于滑块沿滑槽的延伸方向滑动的过程中与滑槽的侧壁之间有力的作用，因此如果滑块在滑槽内的滑动速度快到一定程度，则为了保证滑槽的耐磨性和滑块滑动的稳定性，对滑槽的尺寸精度要求非常高，一般采用激光淬火技术在滑槽的表面形成一定深度的硬化层。但是滑槽的长宽比达到10倍以上，激光淬火导致的微小变形也会在滑槽上得到放大，导致滑槽呈中间宽两边窄的腰鼓形，无法满足滑槽加工的高精度要求。而本专利技术实施例提供的激光淬火变形的补偿方法及滑槽的加工方法，特别适用于上述曲柄滑槽的加工：激光淬火变形的补偿方法可以对激光淬火导致的微小变形进行补偿，以使上述曲柄滑槽的尺寸达到要求；滑槽的加工方法采用上述激光淬火变形的补偿方法，可以加工出尺寸达到要求的曲柄滑槽。需要说明的是，上述曲柄滑槽的加工仅为举例，本专利技术实施例提供的激光淬火变形的补偿方法及滑槽的加工方法也可以适用于其它如曲柄滑槽这样(采用激光淬火技术进行加工且对工件的精度要求很高)的工件的加工。实施例一本专利技术实施例提供了一种激光淬火变形的补偿方法，图2为本实施例提供的激光淬火变形的补偿方法的流程图，参见图2，该补偿方法包括：步骤101：建立工件的热力学模型，热力学模型用于模拟工件进行激本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光淬火变形的补偿方法，其特征在于，所述补偿方法包括：建立工件的热力学模型，所述热力学模型用于模拟所述工件进行激光淬火处理前后尺寸的变化；对试验件进行激光淬火处理，并测量所述试验件进行激光淬火处理前后的尺寸，所述试验件的材料和形状均与所述工件相同；根据所述试验件进行激光淬火处理前后的尺寸，对所述热力学模型进行优化；利用优化后的热力学模型，确定所述工件激光淬火处理前的尺寸，以使所述工件进行激光淬火处理后的尺寸达到要求的尺寸；按照确定的尺寸加工所述工件。

【技术特征摘要】
1.一种激光淬火变形的补偿方法，其特征在于，所述补偿方法包括：建立工件的热力学模型，所述热力学模型用于模拟所述工件进行激光淬火处理前后尺寸的变化；对试验件进行激光淬火处理，并测量所述试验件进行激光淬火处理前后的尺寸，所述试验件的材料和形状均与所述工件相同；根据所述试验件进行激光淬火处理前后的尺寸，对所述热力学模型进行优化；利用优化后的热力学模型，确定所述工件激光淬火处理前的尺寸，以使所述工件进行激光淬火处理后的尺寸达到要求的尺寸；按照确定的尺寸加工所述工件。2.根据权利要求1所述的补偿方法，其特征在于，所述建立工件的热力学模型，包括：在有限元分析软件中建立所述工件的有限元模型；在所述有限元模型上仿真所述工件进行激光淬火过程中的热传递过程，得到所述工件进行激光淬火过程中的温度场；在所述有限元模型上仿真所述工件进行激光淬火过程中的热变形过程，得到所述工件进行激光淬火过程中的应力场，所述有限元模型、所述温度场和所述应力场组成所述热力学模型。3.根据权利要求1或2所述的补偿方法，其特征在于，所述对试验件进行激光淬火处理，包括：按照预定的工艺参数对所述试验件进行激光淬火处理，所述预定的工艺参数为对所述工件进行激光淬火处理的工艺参数。4.根据权利要求1或2所述的补偿方法，其特征在于，所述测量所述试验件进行激光淬火处理前后的尺寸，包括：将所述试验件沿所述试验件的长度方向分成多段；分别测量每段试验件沿所述试验件的长度方向上各个位置的宽度，并记录每段试验件测量的最大宽度。5.根据权利要求4所述的补偿方法，其特征在于，每段试验件的长度相等。6.根据权利要求1或2所述的补偿方法，其特征在于，所述根据测量的试验件进行激光淬火处理前后的尺寸，对建立的热力学模型进行优化，包括：根据对所述试验件进行激光淬...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊永钊，吴红琼，唐长平，杨家军，
申请(专利权)人：武汉船用机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42