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夹具结构刚度的研究——Part2:夹具元件之间接触刚度的识别 摘要 本文描述了一个关于判断法向和切向的接触刚度实验调查。静态方法是用来判断法向接触刚度并研究其的影响因素。为了研究切向接触刚度，现开发了一种动态方法，能判断法向与切向的接触刚度。这项研究已经通过运用静态方法判断法向接触刚度的结果得以验证。 关键词 夹具 刚度 接触力学 摩擦力 有限元分析（FEA） 简介 在夹具设计中，一个完整经济的夹具-毛坯体系，在它的整个机械加工过程中始终保持着统一的最大夹具刚度、最少的夹具部件、明确的加工路线、最短的安装卸料循环。电脑辅助夹具设计对夹具刚度的可预测性为提高夹具刚度提供了适当的设计方案。为了研究夹具结构刚度，一个通用的夹具结构可以分解成带有固定元件和工作表面的操作部件。在一个夹具单元中，所有的部件是相互连接的，只有一个部件是直接与夹具底座相连接，一个或者多个与工件相连接，起到定位、加紧或支撑的作用。图1简单介绍了夹具设计中的夹具单元。当一个工件在夹具上定位夹紧后，各个夹具单元会承受来自工件的外部载荷作用。如果作用于夹具单元的外部载荷是已知的，同时通过有限元分析模型，夹具单元在接触位置上的位移量是可以测量计算的，因此可以估算出夹具单元的刚度。一旦夹具单元的刚度是已知的，通过夹具公差的灵敏度就可以获得整体夹具的刚度。由于接触界面的法向和切向力的大小会导致接触表面的松动、滑动以及释放张力，因此夹具刚度的分析往往是比较复杂的。接触表面接触刚度的变化以及摩擦力的作用导致了此类问题的非线性性。通过有限元方法计算出来的夹具单元刚度，告诉我们接触刚度大大的影响了结果刚度的准确性，同时接触刚度还是形成有限元分析公式的一个临界参数。在装配结构中多达60%的变形和90%的阻尼可以从各种连接产生。因此为了放心的使用有限元方法，必须知道夹具—工件的接触刚度的大小和可能的变化范围。 接触刚度包括法向接触刚度和切向接触刚度（图2中说明），同时会随着接触条件的变化而改变，如外部载荷、几何、材料的性能等。很多科学家努力探讨机械系统的链接参数，为了研究这一参数，一个用刚度和阻尼参数矩阵表示的普通模型被提出。关节参数识别的基本算法，是为了通过用选定的特征向量把装配系统转换成单一自由度的系统，这些特征向量的确定应敏感参数。这种方法很明显要依赖组装结构模态振型的准确性和实用性。 2、正常使用静态接触刚度估算实验方法 2.1实验方法 当两个夹具元件在接触,他们会的在几齿的接触。如果正常负荷增加,接触变形在界面可能会增加。另外,接触刚度可以改变的概念模型用于身份识别的正常接触刚度是显示在图3。首先,接近被选为非接触式测量的总动力响应均方值的标本。接近被连接到一个万用表。该系统输出的电压成正比的总位移测量位置。正常负荷变化时,都有一个相应的变化在输出电压。因此,总位移测量正常负荷下在不同测点的,相对于基地。自从接近装在此基础上,对样品的总位移包括联系位移和结构位移。之间的结构位移测点的接触表面的标本可以计算出来理论分析。可得到的接触位移从总变形之间的差别和构成的-真正的位移。 图3：实验模型 图4：实验步骤 接触刚度、Kn,估计根据接触刚度的定义。刚度是公平的接触表面压力除以接触位移。因此接触刚度进行了估计。这种静态实验方法估计的主要是有用的,因为它的正常接触刚度很难测量位移在四角切圆燃烧的方向。所涉及的假设是:1)材料的同源和线弹性;2)当正常的负载接触刚度变化,也会改变;(3)摩擦力作用于接触表面的摩擦遵循库仑定律。 环境条件及夹具元件研究了在研究参数被选定作为系统有关。自从接触刚度的大小取决于正常的负荷和接触面的影响,正常负荷、接触区域,与表面粗糙度进行了研究。每个实验的不同执行正常负荷下。该测试是重复的32倍。investigat-ed有四个因素:1)正常负载:接触刚度和之间的关系建立了正常负荷;2)检测环境:测量两日内进行了比较;(3):两个样品接触区域有不同的接触区域是用来比较的接触面积的影响;(4):三个样品表面粗糙度同样大小的但是不同的表面粗糙度是用来治疗效果进行比较的表面粗糙度。每个因素的影响通过找到一个可以预计的响应变量平均值的各个层面,然后比较有差异存在的算术平均值。实验的建立是组成的万用表(HP3478A),电源(482A04),该夹具,和接近(PX032-1),显示在图4。研究采用圆柱试件进行了不同的接触区域AISI 4150铁打的。这物质繁荣见表1。在接触表面生成一转弯运行。将标本固定到夹具。摘要为了应用,上部的盘子,两个街区,两个提升管板、和底板上选择固定的参考框架。螺栓和施加一定是用来适