风电叶片是风力发电机组的重要构件之一,在生产以及后期维护过程中需要进行打磨处理。目前,风电叶片表面主要通过人工进行打磨,人工打磨存在诸多缺点,不仅难以保证表面打磨质量的一致性,而且打磨粉尘严重影响工人健康。随着科学技术的发展,机器人自动化打磨风电叶片已成为一种发展趋势。风电叶片属于大型曲面构件,主要由玻璃钢等复合材料构成,玻璃钢复合材料磨削加工中承受的温度较低,较高的磨削温度容易引起表面材料软化或烧伤,进而影响打磨质量和打磨效率。针对以上问题,本论文旨在对机器人打磨风电叶片磨削温度变化规律展开研究。曲面磨削接触区法向磨削力分布对任意磨削点的热流密度具有直接影响,因此,针对机器人打磨大型曲面磨削力进行具体分析。曲面磨削接触区磨削深度呈非均匀分布,且与法向磨削力和磨削工艺参数相关。本论文对风电叶片自由曲面进行简化,根据简化曲面磨削接触区磨削深度变化,假设法向磨削力分布函数。通过分析杯形砂轮磨削曲面材料去除机理,对磨削深度进行积分获得最大磨削深度,进而确定法向磨削力分布表达式。将磨削接触区任意磨削点法向磨削力积分获得总法向磨削力,并采用MATLAB求解不同磨削工艺参数下的法向磨削力分布情况和总法向磨削力。根据机器人周向打磨和轴向打磨法向磨削力分布,建立杯形砂轮打磨曲面热源模型。此外,重点分析了任意磨削点磨削深度对磨屑热流密度的影响,并根据传统磨削热量分配比例模型,建立杯形砂轮曲面磨削热流密度分配关系。通过MATLAB求解热源模型热流密度分布情况,并采用有限元法对相应的磨削温度场进行仿真,获得不同磨削工艺参数下的温度场分布。通过风电叶片打磨平台对磨削力模型以及温度场仿真结果进行验证。结果表明,磨削力模型数值计算结果与实验结果吻合度较好且相对误差小于8.5%;仿真与实验的磨削温度分布基本一致,最高磨削温度相对误差小于6%;周向打磨最高磨削温度值出现在杯形砂轮切出一侧,轴向打磨最高磨削温度出现在中间位置,且最高磨削温度分别随砂轮转速、进给速度和最大磨削深度增大而上升,进给速度对磨削温度影响最大。研究结果揭示了曲面磨削参数与磨削温度之间的变化规律,为机器人打磨风电叶片磨削温度预测提供参考和依据。