[发明专利]一种用于多线切割机绕线轮壁厚的优化设计方法

权利要求书

1.一种用于多线切割机绕线轮壁厚的优化设计方法，其特征在于：其包括如下步骤：

S1、建立多线切割机绕线轮上金刚石线锯缠绕长度-等效压强数学模型，并根据缠绕长度-等效压强数学模型计算现有壁厚下绕线轮所受的等效压强；其中，所述缠绕长度-等效压强模型为：

式中：L为金刚石线锯的长度，n为缠绕层数，h_ψ为缠绕厚度，ψ为线厚修正系数，P为绕线轮所受的等效压强，m为缠绕一圈时的线圈数且m＝L₁/t，L₁为绕线轮上的绕线部分长度，t为切割线锯的排距，D₁为缠绕层的内径，D₂为缠绕层的外径，d_s为金刚石线锯的直径，S为金刚石线锯的张力，R为绕线轮的外半径，λ为一系数且λ的计算公式为：

其中，E为绕线轮的弹性模量，δ为绕线轮壁厚，E₁为金刚石线锯的弹性模量，a为金刚石线锯的横截面积；

S2、根据步骤S1中计算得到的绕线轮所受的等效压强，建立绕线轮受载过程的有限元仿真模型，通过有限元仿真模型仿真求得现有壁厚下的绕线轮内壁所受的最大应力；

S3、将仿真所得的现有壁厚下的绕线轮内壁所受最大应力与绕线轮内壁许用应力进行比较，得到现有壁厚下绕线轮内壁所受最大应力与许用应力的差值，并根据差值大小对绕线轮壁厚进行调整，直到绕线轮内壁所受最大应力与许用应力差值最小；

S4、选择步骤S3中使绕线轮内壁所受最大应力与许用应力差值最小的一个壁厚的值作为最优壁厚。

2.根据权利要求1所述的用于多线切割机绕线轮壁厚的优化设计方法，其特征在于：在步骤S2中，根据步骤S1中计算得到的绕线轮所受的等效压强，建立绕线轮受载过程的有限元仿真模型，在绕线轮的两侧通过Remote Displacement施加全约束，在绕线轮的轮身施加径向载荷，仿真得到绕线轮所受应力的最大位置位于其内壁，提取并记录下在现有壁厚下其内壁所受的最大应力。

3.根据权利要求1所述的用于多线切割机绕线轮壁厚的优化设计方法，其特征在于：步骤S3中许用应力根据绕线轮的屈服强度和安全系数进行计算，许用应力为屈服强度除以安全系数的商值。

4.根据权利要求3所述的用于多线切割机绕线轮壁厚的优化设计方法，其特征在于：在步骤S3中，将有限元仿真得到的绕线轮内壁所受最大应力与其许用应力进行比较；若绕线轮内壁所受最大应力大于其许用应力，则增大壁厚，重新仿真计算其内壁最大应力并再次与其许用应力进行比较；

若绕线轮内壁所受最大应力远小于其许用应力，则减小壁厚，重新仿真计算其内壁最大应力并再次与其许用应力进行比较；

直到绕线轮内壁所受最大应力与许用应力差值最小，结束仿真过程。

5.根据权利要求4所述的用于多线切割机绕线轮壁厚的优化设计方法，其特征在于：在步骤S4中，根据步骤S3中对绕线轮内壁所受的最大应力与其许用应力的差值情况，记录多个壁厚值，选择步骤S3中使绕线轮内壁所受最大应力与许用应力差值最小的一个壁厚值作为最优壁厚。

6.根据权利要求4所述的用于多线切割机绕线轮壁厚的优化设计方法，其特征在于：步骤S1中线锯缠绕长度-等效压强数学模型中的参数，结合具体的线切割机产品品种、规格、工艺参数范围以及金刚石线锯材质参数进行确定。

7.根据权利要求4所述的用于多线切割机绕线轮壁厚的优化设计方法，其特征在于：步骤S1中，在保证绕线轮强度和稳定性满足的条件下，通过建立的金刚石线锯缠绕长度-等效压强数学模型，根据所需缠绕金刚石线锯的长度直接计算出作用于绕线轮的等效压强。