高速微切削測力平臺(tái)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究.pdf

1、高速微切削技術(shù)隨著時(shí)代的潮流崛起，被廣泛的投入現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，高速微切削力的測量準(zhǔn)確性為是后續(xù)研究高速微切削技術(shù)的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出新型結(jié)構(gòu)測力平臺(tái)滿足高速微切削條件下測力極其重要。一般對測力平臺(tái)設(shè)計(jì)憑借經(jīng)驗(yàn)和沒有試驗(yàn)驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)是否達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，本文通過采用多目標(biāo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，致力于設(shè)計(jì)出的測力平臺(tái)，設(shè)計(jì)域內(nèi)應(yīng)力集中，自身固有頻率高，向間干擾小，可以進(jìn)行切削測力測量。本文主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　（1）高速微切削測力平臺(tái)總體方案

2、的設(shè)計(jì)及采用設(shè)計(jì)方法的確定。通過高速微切削下切削力和振動(dòng)頻率的測量，確定測力平臺(tái)在高速微切削環(huán)境下達(dá)到的設(shè)計(jì)目標(biāo)。研究結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，選取其中拓?fù)鋬?yōu)化和尺寸優(yōu)化方法對測力平臺(tái)核心部分彈性體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定一套測力平臺(tái)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證方案。
　?。?）通過對不同形狀等邊殼體進(jìn)行固有頻率理論計(jì)算和有限元計(jì)算對比，驗(yàn)證對比得出其圓環(huán)殼體的固有頻率最優(yōu)，確定測力平臺(tái)彈性體初始形狀。然后進(jìn)行多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化和尺寸優(yōu)化得到新型彈性體結(jié)構(gòu)。新型結(jié)構(gòu)彈性

3、體最后進(jìn)行有限元結(jié)構(gòu)分析驗(yàn)證確定設(shè)計(jì)出彈性體結(jié)構(gòu)貼片位置應(yīng)力集中，向間干擾計(jì)算得出滿足干擾率小于10％設(shè)計(jì)目標(biāo)。最終優(yōu)化后彈性體添加上、下平臺(tái)確定測力平臺(tái)形狀結(jié)構(gòu)。
　?。?）采用錘擊法對制作好的測力平臺(tái)進(jìn)行模態(tài)分析試驗(yàn)，測量得到其模態(tài)的固有頻率值大于3000Hz，然后與進(jìn)行數(shù)學(xué)模型模態(tài)有限元分析得出結(jié)果對比，驗(yàn)證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
　?。?）進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定計(jì)算出所受載荷與輸出電壓的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)新型測力平臺(tái)具有良好的線性度，驗(yàn)證測力