High Performance Manufacturing of Hemispherical Resonators Based on Uncertainty Analysis
MENG Lei, ZHOU Ping, YAN Ying, GUO Dongming · Journal of Mechanical Engineering · 2024
摘要： 半球谐振陀螺是目前精度最高的陀螺之一，其核心部件半球谐振子的制造精度直接决定陀螺的服役性能。受磨抛工艺加工能力的限制，高性能谐振子无法一次加工完成，必须基于性能偏差测试结果进行局部修调。修调工艺的不确定性很大程度上影响了谐振子的成品率，而一味地提升修调精度要求会导致制造成本极高，代价巨大。针对上述问题，将高性能制造理念和方法应用于高性能半球谐振子的制造当中，分析了不同位置修调量不确定性对谐振子核心指标频率裂解的影响。敏度分析结果表明唇缘低频轴及其正交方向对工艺不确定性要求最高。制造公差分析指出上述修调方法只有向着低去除质量和高工艺稳定性的方向发展才能实现高性能半球谐振子的制造。而球面四点正交修调具有敏度低、公差宽的特点，可以降低性能对制造工艺的最小去除质量和不确定性的要求。基于上述结果，提出了考虑修调工艺不确定性的球面修调方法，并通过谐振子频率裂解修调过程的数值模拟证明了上述修调方法的有效性。本研究对提高半球陀螺谐振子的修调效率，针对确定性能指标需求提出最适宜的修调加工要求具有重要意义。