高速棒料动态切割装置创新设计与多目标优化

本文主要探讨了"新型棒料高速动态跟随切割装置设计与优化"这一主题，由刘子建、李斯明和吴玄皓三位作者在湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室的研究背景下完成。论文针对当前棒料高速动态切割装置存在的两个关键问题进行改进：一是支撑半径无法调整，导致切割稳定性受限；二是切割精度及刃磨刀片的刃口形状控制不足，影响切割质量。 首先，作者基于切割装置的工作原理，构建了一个数学模型，将切割模式（如单刀单切、双刀双切等）、刀片数量等切割参数与支撑半径和切割误差的关系进行了量化。他们运用曲柄滑块机构设计出了一种新型的可调式支撑装置，使得支撑半径可以根据需要进行调整，从而提高切割过程中的灵活性和精度。 其次，针对刃磨刀片的问题，作者利用空间齐次坐标变换方法，建立了切割刀片刃口形状与切割直径、砂轮安装角度等刃磨参数之间的函数关系，设计了可调式刃磨装置，以便更好地控制刀片的刃口形状，以适应不同材料和工艺需求。 论文的核心部分是对现有双刀双切烟支切割装置的切割和刃磨特性参数进行了非线性多目标优化。通过MATLAB优化工具箱，作者将刀盘转速和切割误差等作为优化目标，寻求最佳的切割和刃磨参数组合，旨在提升整体的切割性能和效率。优化结果显示，他们提出的新设计采用四刀双切的切割模式，能够在保持切割效率的同时，显著改善切割质量。 最终，作者通过仿真验证了新型高速动态跟随切割装置的可行性和有效性。相比于传统的装置，新设计在切割效率和质量上都有明显提升，对于提高生产线的生产效率和产品质量具有重要意义。整篇文章围绕棒料高速切割技术的关键问题展开，结合工程实践，展示了理论研究与实际应用的有效结合，具有较高的学术价值和技术实用性。