整體式壓電磨削測力平臺的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、壓電磨削測力儀是研究磨削過程測試最基本的儀器和手段，它能快速的識別故障并隔離其根源，提高加工過程的可靠性和生產(chǎn)效率，也是現(xiàn)代自動化切削加工中實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控、自適應(yīng)控制和最優(yōu)控制必不可少的環(huán)節(jié)。因此，研制開發(fā)性能優(yōu)良的磨削測力儀具有非常重要的意義。 本文是國家計委(計軍)78-264號文件下達(dá)的“研制壓電車削測力儀”科研任務(wù)的延續(xù)，同時也是國家自然科學(xué)基金(6864025)(59175233)的資助下開辟的新課題。整體式壓電磨削測力

2、平臺結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的核心是彈性環(huán)與傳感器三向剛度相互匹配的問題。本文從優(yōu)化設(shè)計核心出發(fā)，在力學(xué)分析基礎(chǔ)上，對三向力傳感器結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵尺寸進行了等剛度分析計算，準(zhǔn)確得出彈性環(huán)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化邊界條件。同時，采用有限元法建立測力平臺的三維實體參數(shù)化模型，應(yīng)用ANSYS有限元優(yōu)化模塊完成測力平臺結(jié)構(gòu)優(yōu)化，得到最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)。經(jīng)過()、動態(tài)標(biāo)定和切削試驗驗證，該測力平臺的技術(shù)指標(biāo)全面達(dá)到CIRP-STCC規(guī)定的動態(tài)型測力儀標(biāo)準(zhǔn)，為壓電磨削測力儀的設(shè)計、制

3、造和實驗研究提供了理論依據(jù)和指導(dǎo)。 優(yōu)化后的磨削測力平臺與原有測力平臺相比的突出優(yōu)點是：實現(xiàn)了等剛度設(shè)計，Y向剛度提高39﹪；最大等效應(yīng)力降低16.16﹪；傳感器的靈敏度更高，尤其是主切削力方向可達(dá)到5.42pC/N；標(biāo)定結(jié)果表明該傳感器具有良好的線性靜態(tài)特性，線性度和重復(fù)度均小于0.2﹪；固有頻率也由原來的3.51kHz提高到6.2kHz。優(yōu)化效果顯著，測力平臺的相關(guān)尺寸更加合理，不但適用于實驗室使用，而且適用于實際生產(chǎn)的測試