[发明专利]切管机夹紧力的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及机床设计领域，特别是涉及一种切管机夹紧力的设计方法。

背景技术

切管机作为管材加工不可或缺的专用机构，对管材加工的成品率和尺寸精度具有十分重要的影响。夹紧力作为切管机设计成败的一项关键指标，若设计的切管机夹紧力不满足设计要求，就不能对管材精确定位和夹紧，由此导致管材不能加工成型，甚至还会发生待加工管材滑落危及生命财产。

传统的切管机夹紧力设计通常采用经验公式以及试错法。但由于切管机的夹紧力涉及的可优化的设计变量较复杂，采用经验公式误差较大，且通常需要设计人员多次的修正设计和实测循环后才能获得较好的设计方案。因此，传统的切管机夹紧力的设计周期较长，从而使得切管机夹紧力的设计效率较低。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高切管机夹紧力设计效率的切管机夹紧力的设计方法。

一种切管机夹紧力的设计方法，包括以下步骤：

建立切管机夹紧力的计算模型；

在切管机的结构参数中选取切管机可优化的设计变量；

利用所述切管机夹紧力的计算模型对所述设计变量在设计范围内的数值进行计算，并根据所述计算的结果选取所述设计变量在多个水平对应的数值；及

利用正交法则并结合所述切管机夹紧力的计算模型对所述设计变量在多个水平对应的数值进行计算，得到所述设计变量的最优解。

在其中一个实施例中，所述设计变量包括所述切管机的结构尺寸、摩擦系数、输入力、泊松比、弹性模量、接触角度、接触面积及夹紧位置的结构参数中的至少一个。

在其中一个实施例中，所述建立切管机夹紧力的计算模型的步骤包括：

建立切管机的结构模型；

选择计算网格类型，并在所述切管机的几何模型上划分计算网格；

获取切管机的边界条件、材料属性及接触条件；及

根据所述切管机的几何模型、所述计算网格、所述边界条件、所述材料属性及所述接触条件建立所述切管机夹紧力的计算模型。

在其中一个实施例中，所述建立切管机的结构模型的步骤包括：

将切管机简化为多个结构元素，并将所述结构元素作为构成所述切管机的最基本单元；及

根据所述结构元素建立所述切管机的结构模型。

在其中一个实施例中，所述边界条件包括荷载的形式和大小，所述材料属性包括材料的密度、泊松比及弹性模量，所述接触条件包括主从接触面的选择和接触面的法向力与摩擦力的关系。

在其中一个实施例中，利用所述切管机夹紧力的计算模型对所述设计变量在设计范围内的数值进行计算，并根据所述计算的结果选取所述设计变量在多个水平对应的数值的步骤包括：

根据所述夹紧力的实际需求设置所述设计变量的设计范围；

利用所述切管机夹紧力的计算模型对所述设计变量在设计范围内的数值进行计算，得到所述设计变量与其对应的所述夹紧力的数值变化关系；

判断所述设计变量对应的所述夹紧力的数值是否大于或等于所述夹紧力的预设数值，并根据所述判断结果对所述设计变量的设计范围进行优化；及

根据所述设计变量与其对应的所述夹紧力的数值变化关系，在优化的所述设计变量的设计范围内选取所述设计变量在多个水平对应的数值。

在其中一个实施例中，利用正交法则并结合所述切管机夹紧力的计算模型对所述设计变量在多个水平对应的数值进行计算，得到所述设计变量的最优解的步骤包括：

将选取的所述设计变量与其对应的多个所述水平值建立正交表；

利用所述切管机夹紧力的计算模型对所述正交表的数据进行计算，得到所述正交表的数据对应的所述夹紧力的数值；

利用所述正交法则对所述正交表的数据及其对应的所述夹紧力的数值进行计算，得到所述设计变量在各个所述水平的补偿系数；及

根据所述设计变量在各个所述水平的补偿系数的数值变化趋势，得到所述设计变量的最优解。

在其中一个实施例中，在某一所述设计变量下，最大所述补偿系数所对应的所述水平的数值即为所述设计变量的最优解。

在其中一个实施例中，所述设计变量包括多个，所述根据所述设计变量在各个所述水平的补偿系数的数值变化趋势，得到所述设计变量的最优解的步骤之后还包括：

利用所述正交法则对各个所述设计变量的补偿系数进行计算，得到各个所述设计变量的极差值；及

根据各个所述设计变量的极差值的数值大小关系，得到各个所述设计变量的影响程度大小。