嵌入测力薄膜传感器刀具的结构设计及工艺参数分析

发布时间：2020-12-18 04:07

　　随着MEMS技术的快速发展,智能化和微小化已变成当今时代的重大发展趋势,越来越多的产品向着智能化方向发展,基于传统测力仪中存在的局限性,其已不能满足现代加工对切削力测量的需求,为了实现切削力的实时监控与测量,本文设计了一种薄膜嵌入式刀具结构,并对其薄膜制备工艺参数进行了分析。本文提出了一种嵌入式刀具结构的优化方法,通过对刀具受力时的工作原理和电阻应变式传感器机理的研究,结合材料力学理论,得到了刀具输出电压与截面惯性矩之间的必然联系,从总体上对刀柄截面设计了矩形、三角形、椭圆形三种槽形结构;然后通过对刀具受力时的强度要求,在合理的范围内对矩形和椭圆形结构进一步优化设计与计算,得到了在矩形和椭圆形基础上的七种形状的图谱,对比分析,最终得到能够输出较大电压并满足强度要求的三阶矩形槽刀具结构模型;最后通过三维建模和有限元分析的方法对设计的七种结构进行仿真分析,两者数据分析对比,证实了结构设计的合理性。弹性基底是镀膜的关键部位,基底表面质量直接影响薄膜的好坏,因此对弹性基底的抛光工艺进行了深入研究,得到了表面粗糙度小于0.2μm的不锈钢基底;然后探讨了薄膜绝缘层制备的流程和工艺,在弹性基底上进行... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

相互垂直的八角环测力仪实物图

2015年哈尔滨工业大学的肖才伟，丁辉，程凯等人提出了一种利用嵌入式压电传感器实现精密车削加工切削力实时测量的智能车刀，该车刀将四个压电传感器作为阵列被集成到特殊设计的刀柄上，如图1.3所示，在切削力下直接产生电荷，四个电荷输出信号通过解耦放大、采集和处理，用测量解耦算法推导出切削力[31]。(a) 智能刀具三维图 (b) 智能刀具实物图图1.3 智能车刀结构示意图同年国立台北科技大学的Daniel Alberto Reyes Uquillas和Syh-Shiuh Yeh等介绍了另外一种切削力测量用刀架传感器的结构，如图1.4所示，该结构中直接将应变计安装在刀柄传感器内，矩形刀柄两侧各一个，测量应变并估算切削力[32]。图1.4 刀架的结构简图2016年西安交通大学的赵悠、赵玉龙等人提出了一种三个惠斯通全桥电路布置在两

图1.3 智能车刀结构示意图同年国立台北科技大学的Daniel Alberto Reyes Uquillas和Syh-Shiuh Yeh等介绍了另外一种切削力测量用刀架传感器的结构，如图1.4所示，该结构中直接将应变计安装在刀柄传感器内，矩形刀柄两侧各一个，测量应变并估算切削力[32]。图1.4 刀架的结构简图2016年西安交通大学的赵悠、赵玉龙等人提出了一种三个惠斯通全桥电路布置在两


本文编号：2923322