面向内凹小圆弧数控裁剪方法研究
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面向 内凹小圉 数挖 毅 剪 方 ； 研 宄 ｊ ｌ ＝
口 赵燕 伟 口 卢 东 口 杨 帆 口 储 旭 明
浙 江 工 业 大 学 机械 制 造 及 自动 化 教育 部 重 点 实 验 室 杭 州 ３ ０ １ １０ ４ 摘 要 ：为 了避 免裁 刀在 裁 割 内 凹 圆弧 造成 的裁 片过 切 问题 ， 出 了基 于加 工误 差 近似 替 代 内 凹 小 圆弧 的 可加 工性 提 的 创 新 工 艺 。 据 裁 刀 的切 向插 补 原 理 及 裁 剪 鞋 面 的 最 大 允许 的过 切 误 差 ， 导 出相 应 的 临界 圆弧 半 径 。 过 预 定 的 裁 剪 根 推 通 精 度 要 求 ， 内凹 小 圆弧 离散 直 线段 插 补 。 数 控 运 动 控 制 平 台上 编 制 运 动 仿 真 程 序 ， 裁 片 加 工 过 程 进 行 了切 割 仿 真 ， 将 在 对 结果表明 ， 内凹 小 圆弧 裁 剪 方 法 能较 好 地 满 足 实际 裁 剪加 工精 度 的要 求 。
转 运 动 。 豁 峰 等 提 出 了 裁 刀 纠 偏 的模 糊 控 制 ， 决 赵 解
了 不 同 受 力 情 况 下 裁 刀 偏 转 角 度 的 问 题 。 对 于 内 凹 但 圆弧裁剪 的过切 问题 ， 没有 很好 的解决 策略 。 还 在 实 际 数 控 裁 剪 中 ， 着 内 凹 圆 弧 曲率 的 增 大 ， 随 过 切 误 差 越 来 越 明显 。 鞋 面 轮 廓 的 内 凹 圆 弧 半 径 远 小 而 于 服装裁 片 ， 此简单 的切 向 圆弧插 补 。 不能满 足鞋 因 已
偏 心 旋 转 ， 而带 动 裁刀 作 上 、 往 复作 完毕 后 ， 动到 下 刀点后 ， 头 由气缸 移 刀
中 ， 片主 要通 过 成 型刀 模在 一 定 的压 力作 用 下直 接 鞋 冲 裁 获 得 。 裁 出 的 零 件 边 缘 齐 整 ， 率 高 ， 存 在 切 冲 效 但
鞋 面的过切 量 是受到严 格 限制 的 。
的运动控 制进行 仿真 实现 。
２ 内凹小 圆 弧 的裁 剪方 法研 究
２ 圆 弧 的 凹 凸 性． 定 ．１ 判
１ 裁 剪原理及裁剪 内凹圆弧过切原因
１ １ 数 控 裁 剪 机 的 工 作 原 理 ．
裁 剪 轮 廓 的 凹 凸 性 主 要 是 针 对 封 闭 轮廓 的 ， 而 Ｃ ＡＤ 鞋 样 排 样 系 统 得 到 的 样 片 图 形 ， 要 由 一 系 列 有 主
剪 中 对 圆 弧 的 凹 凸 性 进 行 识 别 是 解 决 内 凹 圆 弧 裁 剪 的 首 要 问 题 。 合 刘 润 涛 ［提 出 的 简 单 多 边 形 的 凹 凸 性 结 １
全 等 问 题 ， 应 大 批 量 生 产 …。 款 式 品 种 个 性 化 的 今 适 在 天 ， 然不 能适应 小批 量 即时生 产的需 要 。 着数 控裁 显 随
剪技 术的迅 速推广 ， 及真 空定位 吸 附技术 的发展 ， 以 确
保 了 多 层 裁 剪 ， 第 一 层 到 最 后 一 层 面 料 都 能 得 到 完 从 全 相 同 的裁 剪 质 量 。 传 统 手 工 冲 裁 相 比 ， 层 由 刀 具 与 多 裁 剪 ， 需 要专 用 的模 具 ， 少 生产 成 本 ， 材料 利用 不 减 且 率 高 ， 裁 出复 杂 的 形 状 ， 应 小 批 量 的 生 产 。 能 适 李文 斌 等提 出的基 于 时间分 割 为基础 的 曲线正 切 运 动 控 制 算 法 ， 实 现 Ｃ轴 随 着 轨 迹 的 切 向 角 度 旋 可
面 裁 片 的 加 工 要 求 。 此 本 文 将 对 多 层 皮 革 裁 剪 的 内 因 １ ２ 裁 剪 内 凹 圆 弧 产 生 过 切 的 原 因 ．
裁 刀 是 一 把 扁 平 且 具 有 一 定 宽 度 的 刀 片 ， 过 侧 通 刃 和 底 刃 来 完 成 对 皮 革 的 切 割 。 刃 是 裁 刀 切 割 皮 革 侧 的主 要部 位 ， 底刃 大部 分时 间只Ｘ 裁剪 起辅 助作用 ， 而 ３ ，
却 是 造 成 过 切 的 主 要 原 因 如 图２ 因 此 在 裁 剪 内 凹 圆 弧 。
凹小 圆弧 裁剪 方 法进 行 研究 ， 对 其裁 割 精 度进 行分 并
析 ， 数 控 运 动 控 制 平 台 上 通 过 ＶＣ 编 程 对 裁 片 裁 割 在
轨 迹 时 ， 着 半 径 的 变 化 将 会 造 成 不 同程 度 的 过 切 ， 随 而
关键 词 ： 凹小 圆弧 内 中 图分 类 号 ：Ｐ ９ Ｔ ３１ 过切 弓高 误 差 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ０—４ ９ （０ ０ ０ —０ １ ０ １０ ９ ８ ２ １ ）１ ｏ ６— ３
鞋面 裁 剪作 为 制 鞋 的第一 道 工 序 ， 对 皮 鞋 的质 它
量 、 次 等 起 到 了决 定性 的作 用 。 传 统 的 皮鞋 生 产 档 在
割 力 大 、 具 结 构 复 杂 、 造 周 期 长 、 本 高 、 作 不 安 刀 制 成 操
推 下 ， 裁 刀 切 入 皮 革 。 后 由 、 使 最 ｙ向 电 机 驱 动 裁 剪 头 沿 直 线 导 轨 按 预 设 的 裁 剪 路 径 进 行 运 动 ， 时 转 角 同
电 机 控 制 裁 刀 的 刃 口和 裁 片 的 轨 迹 切 线 方 向保 持 一
数 控 裁 剪 机 的 机 械 结 构 如 图 １ 示 ， 裁 剪 过 程 主 所 其
要 由 以下 ３ 分 完 成 。 首 先 启 动 真 空 泵 将 多 层 皮 革 稳 部 ①
固 地 吸 压 在 裁 剪 工 作 台 上 ， 止裁 剪 时 皮 革 的 上 下 滑 防
序 直 线 与 圆 弧 连 接 成 的 封 闭 轨 迹 信 息 组 成 。 数 控 裁 在
口 赵燕 伟 口 卢 东 口 杨 帆 口 储 旭 明
浙 江 工 业 大 学 机械 制 造 及 自动 化 教育 部 重 点 实 验 室 杭 州 ３ ０ １ １０ ４ 摘 要 ：为 了避 免裁 刀在 裁 割 内 凹 圆弧 造成 的裁 片过 切 问题 ， 出 了基 于加 工误 差 近似 替 代 内 凹 小 圆弧 的 可加 工性 提 的 创 新 工 艺 。 据 裁 刀 的切 向插 补 原 理 及 裁 剪 鞋 面 的 最 大 允许 的过 切 误 差 ， 导 出相 应 的 临界 圆弧 半 径 。 过 预 定 的 裁 剪 根 推 通 精 度 要 求 ， 内凹 小 圆弧 离散 直 线段 插 补 。 数 控 运 动 控 制 平 台上 编 制 运 动 仿 真 程 序 ， 裁 片 加 工 过 程 进 行 了切 割 仿 真 ， 将 在 对 结果表明 ， 内凹 小 圆弧 裁 剪 方 法 能较 好 地 满 足 实际 裁 剪加 工精 度 的要 求 。
转 运 动 。 豁 峰 等 提 出 了 裁 刀 纠 偏 的模 糊 控 制 ， 决 赵 解
了 不 同 受 力 情 况 下 裁 刀 偏 转 角 度 的 问 题 。 对 于 内 凹 但 圆弧裁剪 的过切 问题 ， 没有 很好 的解决 策略 。 还 在 实 际 数 控 裁 剪 中 ， 着 内 凹 圆 弧 曲率 的 增 大 ， 随 过 切 误 差 越 来 越 明显 。 鞋 面 轮 廓 的 内 凹 圆 弧 半 径 远 小 而 于 服装裁 片 ， 此简单 的切 向 圆弧插 补 。 不能满 足鞋 因 已
偏 心 旋 转 ， 而带 动 裁刀 作 上 、 往 复作 完毕 后 ， 动到 下 刀点后 ， 头 由气缸 移 刀
中 ， 片主 要通 过 成 型刀 模在 一 定 的压 力作 用 下直 接 鞋 冲 裁 获 得 。 裁 出 的 零 件 边 缘 齐 整 ， 率 高 ， 存 在 切 冲 效 但
鞋 面的过切 量 是受到严 格 限制 的 。
的运动控 制进行 仿真 实现 。
２ 内凹小 圆 弧 的裁 剪方 法研 究
２ 圆 弧 的 凹 凸 性． 定 ．１ 判
１ 裁 剪原理及裁剪 内凹圆弧过切原因
１ １ 数 控 裁 剪 机 的 工 作 原 理 ．
裁 剪 轮 廓 的 凹 凸 性 主 要 是 针 对 封 闭 轮廓 的 ， 而 Ｃ ＡＤ 鞋 样 排 样 系 统 得 到 的 样 片 图 形 ， 要 由 一 系 列 有 主
剪 中 对 圆 弧 的 凹 凸 性 进 行 识 别 是 解 决 内 凹 圆 弧 裁 剪 的 首 要 问 题 。 合 刘 润 涛 ［提 出 的 简 单 多 边 形 的 凹 凸 性 结 １
全 等 问 题 ， 应 大 批 量 生 产 …。 款 式 品 种 个 性 化 的 今 适 在 天 ， 然不 能适应 小批 量 即时生 产的需 要 。 着数 控裁 显 随
剪技 术的迅 速推广 ， 及真 空定位 吸 附技术 的发展 ， 以 确
保 了 多 层 裁 剪 ， 第 一 层 到 最 后 一 层 面 料 都 能 得 到 完 从 全 相 同 的裁 剪 质 量 。 传 统 手 工 冲 裁 相 比 ， 层 由 刀 具 与 多 裁 剪 ， 需 要专 用 的模 具 ， 少 生产 成 本 ， 材料 利用 不 减 且 率 高 ， 裁 出复 杂 的 形 状 ， 应 小 批 量 的 生 产 。 能 适 李文 斌 等提 出的基 于 时间分 割 为基础 的 曲线正 切 运 动 控 制 算 法 ， 实 现 Ｃ轴 随 着 轨 迹 的 切 向 角 度 旋 可
面 裁 片 的 加 工 要 求 。 此 本 文 将 对 多 层 皮 革 裁 剪 的 内 因 １ ２ 裁 剪 内 凹 圆 弧 产 生 过 切 的 原 因 ．
裁 刀 是 一 把 扁 平 且 具 有 一 定 宽 度 的 刀 片 ， 过 侧 通 刃 和 底 刃 来 完 成 对 皮 革 的 切 割 。 刃 是 裁 刀 切 割 皮 革 侧 的主 要部 位 ， 底刃 大部 分时 间只Ｘ 裁剪 起辅 助作用 ， 而 ３ ，
却 是 造 成 过 切 的 主 要 原 因 如 图２ 因 此 在 裁 剪 内 凹 圆 弧 。
凹小 圆弧 裁剪 方 法进 行 研究 ， 对 其裁 割 精 度进 行分 并
析 ， 数 控 运 动 控 制 平 台 上 通 过 ＶＣ 编 程 对 裁 片 裁 割 在
轨 迹 时 ， 着 半 径 的 变 化 将 会 造 成 不 同程 度 的 过 切 ， 随 而
关键 词 ： 凹小 圆弧 内 中 图分 类 号 ：Ｐ ９ Ｔ ３１ 过切 弓高 误 差 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ０—４ ９ （０ ０ ０ —０ １ ０ １０ ９ ８ ２ １ ）１ ｏ ６— ３
鞋面 裁 剪作 为 制 鞋 的第一 道 工 序 ， 对 皮 鞋 的质 它
量 、 次 等 起 到 了决 定性 的作 用 。 传 统 的 皮鞋 生 产 档 在
割 力 大 、 具 结 构 复 杂 、 造 周 期 长 、 本 高 、 作 不 安 刀 制 成 操
推 下 ， 裁 刀 切 入 皮 革 。 后 由 、 使 最 ｙ向 电 机 驱 动 裁 剪 头 沿 直 线 导 轨 按 预 设 的 裁 剪 路 径 进 行 运 动 ， 时 转 角 同
电 机 控 制 裁 刀 的 刃 口和 裁 片 的 轨 迹 切 线 方 向保 持 一
数 控 裁 剪 机 的 机 械 结 构 如 图 １ 示 ， 裁 剪 过 程 主 所 其
要 由 以下 ３ 分 完 成 。 首 先 启 动 真 空 泵 将 多 层 皮 革 稳 部 ①
固 地 吸 压 在 裁 剪 工 作 台 上 ， 止裁 剪 时 皮 革 的 上 下 滑 防
序 直 线 与 圆 弧 连 接 成 的 封 闭 轨 迹 信 息 组 成 。 数 控 裁 在
