一种多层皮革数控剪裁机的直线路径剪裁动态载荷测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及皮革剪裁领域，尤其是一种多层皮革数控剪裁机的直线路径剪裁动态 载荷测量方法。
【背景技术】
[0002] 高频振动数控皮革剪裁机的主体结构采用曲柄滑块机构设计，主要由一个偏心 轮、连杆以及滑块夹持杆组成，机床控制装置，通过横向纵向进给机构带动剪裁机主机按照 指定的切削路径运动。高速电机带动曲柄做圆周运动，曲柄通过拉杆，拉动滑块夹持杆做垂 直往复运动。夹持杆夹持片状刀具通过"拉锯"动作对皮革进行剪裁。当剪裁路径为圆弧 或其他曲线时，除了上述动作意外，又增加了一个切向跟随运动，即片状刀具在皮革剪裁过 程中，时时刻刻保持与剪裁曲线相切的状态。通过伺服电机，能够实现根据剪裁优化路径， 带动片状剪裁刀完成相应的转角调整，附图1所示曲柄、2导轨、3剪裁刀片、4拉杆、5夹 持杆。
[0003] 为了完成各种曲线路径的皮革剪裁，数控皮革剪裁机主体结构相对复杂，刀具剪 裁过程中要完成高频振动动作，夹持刀具的滑块夹持杆保持相对静止，故可以将其简化成 悬臂梁，直线剪裁过程中，受载荷作用，刀柄和刀具发生弯曲变形。随着切削速度的增加，皮 革层数的增加，剪裁力进一步增大。现有技术中，无法有效测量多层皮革数控剪裁机的直线 路径剪裁动态载荷。
【发明内容】
[0004] 为了克服已有技术的无法有效测量多层皮革数控剪裁机的直线路径剪裁动态载 荷的不足，本发明提供一种有效测量直线路径剪裁动态载荷的多层皮革数控剪裁机的直线 路径剪裁动态载荷测量方法。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006] -种多层皮革数控剪裁机的直线路径剪裁动态载荷测量方法，所述测量方法包括 以下步骤：
[0007] 第一步：计算刀具夹持杆变形，得出刀具的弯曲边界条件
[0008] 夹持杆段$(〇随时间变化而变化，刀具H2(t)也随时间变化而变化，选取Hjt)= 2R，由皮革剪裁机高频振动原理推导出：
[0009]H〇(t) (3)
[0010] H^t) =R+Rsin(?t) (4)
[0011] H2(t) =R-Rsin(?t) (5)
[0012] 对夹持杆段氏(t)而言，受弯矩为& = _牡(HQ + ，其挠度为yi，弹性模量为Ep其 惯性矩为Ii，则推导出如下结果：
[0013]
【主权项】
1. 一种多层皮革数控剪裁机的直线路径剪裁动态载荷测量方法，其特征在于：所述测 量方法包括以下步骤： 第一步：计算刀具夹持杆变形，得出刀具的弯曲边界条件 夹持杆段氏(〇随时间变化而变化，刀具H2(t)也随时间变化而变化，选取Hjt) =2R， 由皮革剪裁机高频振动原理推导出： H〇 (t) =Hj(t) +H2 (t) (3) H: (t) =R+Rsin(c〇t) (4)
H2 (t) =R-Rsin(c〇t) (5) 对夹持杆段氏(t)而言，受弯矩为. ，其挠度为yi，弹性模量为Ei，其惯性 矩为Ii，则推导出如下结果：
其中M1:夹持杆所受弯矩；E1:夹持杆弹性模量；I1:夹持杆惯性矩；q为刀具上线性均匀载荷。 将&=Mt)带入（4)和（5)中，求得刀具夹持杆极限位置的转角和挠度为：
由于随着刀具高频振动，氏(t)在0?2R之间随时间变化，因此夹持杆段极限位置的转 角和挠度也随之变化，均匀载荷与剪裁速度成正比，皮革剪裁厚度L与剪裁皮革层数正比； 第二步：计算刀具变形 对剪裁刀具段，受弯矩为M2，挠度为y2，弹性模量为E2，其惯性矩为12，则推导出如下结 果： 当0 <x2< 112时，剪裁刀具所受弯矩为
?根据边界条件公式（7)求取：
其中M2:刀具所受弯矩；E2:刀具弹性模量；12:刀具惯性矩。 时，剪裁刀具所受弯矩为，
限据边界条件（7)求取：
第三步：计算剪裁刀剪裁过程中单位时间裁割面积 根据（9)挠度曲线方程，可知单位时间内，数控皮革剪裁刀具在弯曲的状态下扫略的 面积是随时间变化的，设某一时刻刀具挠度曲线为f(h)，下一时刻挠度曲线f(t2): 设数控皮革剪裁机刀具扫掠面积为S，根据面积积分公式：
根据一般包含特殊原理，高频振动相位相同包含于高频振动相位不同的情况，高频振 动相位不同的单位时间内扫略面积为Si，求得： Si=n?S0+As(n= 0,1，2, 3......) (11) 因此，只需计算在一个振动周期之内，即t2-h<T，任意两个时刻，剪裁刀扫略的面积 △s，数控皮革剪裁刀具根据数控皮革剪裁机刀具挠度曲线方程（9)求得：
将（12)和（13)联立，求得：
其中.
，设h时刻初始相位角为0,t2相位角为a，曲柄的角速度为《， 4
则有： HjtD=R+Rsin(?t1) ;Hi(t2) =R+Rsin(?t1+a) (15) H2 (t:) =R-Rsin(c〇t1)；H2 (t2) = R-Rsin (? t:+a ) (16) 联立（14)，（15)与（16)公式，求出单位时间数控皮革剪裁刀段时间内扫略的 面积方程； 对（14)公式对时间求导，求出动态面积变化率即单位时间，从而由（17)公式直接获得 动态载荷的定量分析：
第四步：计算多层皮革数控剪裁机的直线路径剪裁动态载荷根据上述计算最终推导出 计算公式为所求如下：
其中，L为皮革剪裁厚度，v为剪裁机剪裁速度。
【专利摘要】一种多层皮革数控剪裁机的直线路径剪裁动态载荷测量方法，包括以下步骤：第步：计算刀具夹持杆变形，得出刀具的弯曲边界条件；第二步：计算刀具变形；第三步：计算剪裁刀剪裁过程中单位时间裁割面积，第四步：计算多层皮革数控剪裁机的直线路径剪裁动态荷，根据上述计算最终推导出计算公式为所求如下：其中，L为皮革剪裁厚度，v为剪裁机剪裁速度。本发明提供一种有效测量直线路径剪裁动态载荷的多层皮革数控剪裁机的直线路径剪裁动态载荷测量方法。
【IPC分类】G05B19-401
【公开号】CN104570936
【申请号】CN201410746815
【发明人】赵燕伟, 杨帆, 张景玲, 桂元坤, 陈建, 谢勇磊
【申请人】浙江工业大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月9日