[发明专利]曲柄连杆式飞剪调节丝杆的长度设计方法

权利要求书

1.曲柄连杆式飞剪调节丝杆的长度设计方法，其特征在于：设定丝杆设计长度范围和剪刃水平间隙调整要求并给定曲柄运动机构的初始参数，通过牛顿-辛普森的数值迭代方法得到上、下剪刃初始的运动轨迹，按照工艺要求确定的剪刃初始水平间隙收敛条件得到上、下剪刃空间坐标差值，通过使上、下剪刃空间坐标差值同时满足水平方向收敛规则、剪切点x方向收敛规则、以及垂直y方向收敛规则，使目标丝杆设计长度的筛选范围不断变小，直至最终得到丝杆设计长度值；此过程中，由二分法不断缩小曲柄转角迭代范围和丝杆设计长度迭代范围，直到选定合适的曲柄转角值和上、下剪刃空间坐标值。

2.根据权利要求1所述的曲柄连杆式飞剪调节丝杆的长度设计方法，其特征在于：通过下列步骤具体得到丝杆设计长度值：

步骤1：给定初始的丝杆长度设计范围，给定上剪刃点U与下剪刃点K的初始间隙                                                、以及迭代求解中的杆长收敛误差和上、下剪刃x方向水平间隙收敛允差，剪刃初始水平间隙大于0；采用二分法得到丝杆设计长度l，并将此时的丝杆设计长度l作为计算与迭代的起始点； 

步骤2：建立相应的坐标系mOn和xOy，并给定冷轧飞剪机构各杆长和角度参数，通过剪刃初始水平间隙收敛条件进行剪刃初始水平间隙调整：在此过程中，需要预先给定曲柄的转角范围，通过二分法不断缩小曲柄转角的迭代范围，求得上剪刃点U和下剪刃点K的空间运动轨迹和曲柄转角；

首先考察上剪刃点U的x坐标与下剪刃点K的x坐标的差值的绝对值是否满足剪切点处上、下剪刃x方向水平间隙收敛准则：

剪切点处上、下剪刃x方向水平间隙收敛准则：

如果计算没有达到上、下剪刃x方向水平间隙收敛准则要求，且如果，则令，重新进行求解得上剪刃点U和下剪刃点K的轨迹；

如果计算没有达到上、下剪刃x方向水平间隙收敛准则要求，且如果，则令，再次进行求解得上剪刃点U和下剪刃点K的轨迹；

这样周而复始，直至达到上、下剪刃x方向水平间隙收敛准则要求为止，记下此时的曲柄转角，找到对应的上剪刃点U的y方向的坐标与下剪刃点K的y方向的坐标的差值；

然后考察差值是否满足上、下剪刃y方向水平间隙收敛准则；

上、下剪刃y方向水平间隙收敛准则

 如果差值不符合上、下剪刃y方向水平间隙收敛准则，则需要将曲柄转角最小转角设为，最大转角设为360o，重新进行求解得上剪刃点U和下剪刃点K的轨迹，找到符合条件的值，并使式上述两收敛准则都满足；

如果差值符合上、下剪刃y方向水平间隙收敛准则，则保存值； 

步骤3：根据杆长收敛规则确定合适的杆长值，在此过程中，通过二分法不断缩小丝杠长度的迭代范围，直至满足杆长收敛规则为止，得到丝杆设计长度值；

杆长收敛规则为：

－上剪刃点U和下剪刃点K在坐标系xoy中的y方向坐标值差值的绝对值；

将步骤2计算得到的值代入杆长收敛规则中确定杆长值；

如果满足杆长收敛规则，则此时得到丝杆设计长度值；

如果计算没有满足杆长收敛规则，且如果，则令，重新按步骤2再次进行求解；

如果计算没有满足杆长收敛规则，且如果，则令，重新按步骤2再次进行求解；

这样周而复始，直至满足杆长收敛规则为止，得到丝杆设计长度值。

3.根据权利要求1或2所述的曲柄连杆式飞剪调节丝杆的长度设计方法，其特征在于：步骤2中，通过以下的公式（1）-（4）分别求得上剪刃点U和下剪刃点K的空间运动坐标轨迹和曲柄转角；

                             （1）

公式（1）为飞剪机构的非线性角位移方程组，给定收敛误差值即可得到和，

                                         （2）

公式（2） 通过坐标转换，可以得到如下：

                                             （3）

上述各式中：

OA－OA的长度值；

－AO与OC的夹角；

AB－AB的长度值；

－AB与m轴正向的夹角；

OC－OC的长度值；

BC－BC的长度值；

－BC与m轴正向的夹角；

－A点在坐标系mon中m方向的坐标值；

－A点在坐标系mon中n方向的坐标值；

AU－AU的长度值；

－OA与AU的夹角；

－上剪刃点U在坐标系mon中m方向的坐标值；

－上剪刃点U在坐标系mon中n方向的坐标值；

－BA与AU的夹角，由上刀架、刀座与上刀刃安装完成后形成的已知夹角；

－坐标系mon与坐标系xoy的夹角；

－上剪刃点U在坐标系xoy中x方向的坐标值；

－上剪刃点U在坐标系xoy中y方向的坐标值，

对于下剪刃点K：

                                                     （4）

上述各式中：

－下剪刃点K在坐标系mon中m方向的坐标值；

－下剪刃点K在坐标系mon中n方向的坐标值；

CK－CK的长度值；

－OC与CK的夹角；

－BC与CK的夹角，

再按式（3）进行坐标变换，即可得到下剪刃点K在坐标系xoy中x方向的坐标值和在y方向的坐标值；

上述公式（1）-（4中）BC的长度和的大小可以通过式（5）得到；

                    (5)

 上述各式中：

－Q、D两铰点连线与D、P两铰点连线的夹角；

－Q、D两铰点连线的长度，也即连杆6两开孔中心的距离；

－D、P两铰点连线的长度；

－Q、P两铰点连线的长度；

－设计需确定的丝杆的长度，为未知值；

－P、X两点连线的长度；

－ C、D两铰点连线与D、P两铰点连线的夹角；

－D、C两铰点连线的长度；

－P、C两铰点连线的长度；

－Q、D两铰点连线与D、C两铰点连线的夹角；

－B、D两铰点连线与D、C两铰点连线的夹角；

－D、B两铰点连线的长度，也即偏心轴5的偏心距；

－B、C两铰点连线与C、D两铰点连线的夹角；

－K、C两铰点连线与B、C两铰点连线的夹角，；

－K、C两铰点连线与C、D两铰点连线的夹角，为下刀架与下剪刃点K之间的安装关系决定的已知角。