随着经济社会的快速发展,电力线缆的需求量不断提高。电力线缆在使用之前或者预制加工形成产品之前,往往需要对其进行剥皮(或者去皮)操作。目前,电力线缆切割剥皮操作主要采用人工手动的方式,通常利用手持刀具(环形切刀或者壁纸刀)对电力线缆进行剥皮操作。采用这种方式剥皮,一方面由于电力线缆的外层绝缘皮厚且硬,一不小心就会损伤内层导线,或者剥皮时手被刀具划伤,而且劳动强度大,生产效率低,采用人工手动的方式远远无法满足巨大的市场需求;另一方面,采用人工手动的方式,随意性大,加工的产品参差不齐,合格率低,造成巨大的浪费,加之电力线缆的原材料十分昂贵,因此造成巨大的经济损失。另外,切割剥皮质量的好坏直接影响着产品的质量,切割剥皮质量太差会导致后续装配无法进行,甚至导致产品的报废,因此,需要对电力线缆切割剥皮结构的力学特性进行计算机数值仿真、切割试验以及多目标优化设计。全文的具体研究内容如下:(1)为了提高生产效率,减轻工人的劳动强度,提高产品的合格率。根据预期的设计目标和技术指标,通过对电力线缆切割机理和影响因素进行分析,对电力线缆切割剥皮结构进行概念分析、整体功能分析以及详细设计。运用三维建模软件Solidworks进行三维实体建模,并对各个部件进行组装,完成实际样机的制造;(2)为了达到更好的切割剥皮效果,减少切断面的粗糙程度,提高切割后的尺寸精度和产品合格率。根据实际试制样机的真实数据和结构设计的方案,建立电力线缆切割剥皮结构的几何模型、材料模型与有限元模型,运用Pro/Engineer、ANSYS LS-DYNA与LS-Prepost进行仿真,对仿真结果进行分析。首先,对刀具先后切割电力线缆和刀具同时切割电力线缆两种不同的切割方式进行仿真,对仿真结果的有效性进行了验证,分别从切割后的尺寸精度、切割能耗、切割力等方面进行对比分析,为后续的电力线缆切割剥皮结构的优化改进提供了理论参考依据;然后,分别对不同切割深度、不同切割速度、切割不同的材料进行计算机数值仿真与分析,揭示了电力线缆切割的一些规律,为后续的电力线缆结构的改进与优化提供了理论参考依据,为高密度聚乙烯、ABS塑料等材料的加工(特别是难切割材料的加工)提供研究参考;(3)通过现场切割试验,对电力线缆切割剥皮结构的实际切割效果进行试验。考虑不同的切割深度、不同的切割速度以及不同安装固定位置的影响,搭建试验平台以及测量平台。将试验结果与仿真结果进行对比,验证有限元模型的有效性;(4)为了达到更好的切割效果,减少切断面不平度,提高切割后的尺寸精度,提高产品的合格率,对刀具厚度、刀具刃角以及刀具材料进行多目标优化设计。基于Isight进行试验设计,构建出输入与输出之间的二阶响应面近似模型,采用NSGA-II算法对优化问题进行求解,得到优化解。最后将优化后的结果与初始解、试验结果进行对比。