高速微切削測力平臺的設計與試驗研究.pdf

1、高速微切削技術隨著時代的潮流崛起，被廣泛的投入現代工業(yè)生產中，高速微切削力的測量準確性為是后續(xù)研究高速微切削技術的基礎，設計出新型結構測力平臺滿足高速微切削條件下測力極其重要。一般對測力平臺設計憑借經驗和沒有試驗驗證其結構是否達到設計目標，本文通過采用多目標結構優(yōu)化設計方法，致力于設計出的測力平臺，設計域內應力集中，自身固有頻率高，向間干擾小，可以進行切削測力測量。本文主要研究內容和成果如下：
　?。?）高速微切削測力平臺總體方案

2、的設計及采用設計方法的確定。通過高速微切削下切削力和振動頻率的測量，確定測力平臺在高速微切削環(huán)境下達到的設計目標。研究結構優(yōu)化方法，選取其中拓撲優(yōu)化和尺寸優(yōu)化方法對測力平臺核心部分彈性體進行優(yōu)化設計，確定一套測力平臺設計及驗證方案。
　?。?）通過對不同形狀等邊殼體進行固有頻率理論計算和有限元計算對比，驗證對比得出其圓環(huán)殼體的固有頻率最優(yōu)，確定測力平臺彈性體初始形狀。然后進行多目標拓撲優(yōu)化和尺寸優(yōu)化得到新型彈性體結構。新型結構彈性

3、體最后進行有限元結構分析驗證確定設計出彈性體結構貼片位置應力集中，向間干擾計算得出滿足干擾率小于10％設計目標。最終優(yōu)化后彈性體添加上、下平臺確定測力平臺形狀結構。
　?。?）采用錘擊法對制作好的測力平臺進行模態(tài)分析試驗，測量得到其模態(tài)的固有頻率值大于3000Hz，然后與進行數學模型模態(tài)有限元分析得出結果對比，驗證試驗的準確性。
　?。?）進行靜態(tài)標定計算出所受載荷與輸出電壓的關系，發(fā)現新型測力平臺具有良好的線性度，驗證測力