恒角剪刀制造技术

一种恒角剪刀，其包括7个组件：刀身(5a)、刀身(6a)、刀刃(5b)、刀刃(6b)、连接轴(7a)、刀柄(5c)和刀柄(6c)。刀刃(5b)在刀身(5a)上部，刀刃(6b)在刀身(6a)上部，刀柄(5c)在刀身(5a)下部，刀柄(6c)在刀身(6a)下部。恒角剪刀的特征在于：刀刃(5b)和刀刃(6b)的边缘为曲线段且沿中轴线对称，刀刃(5b)和刀刃(6b)上任意刀刃点的中轴角都约等于恒定值。恒角剪刀既能增大所有刀刃点的平均应力，又能避免减小刀刃利用率。它可以针对目标物的摩擦系数，尽可能增大中轴角。设置特定中轴角的恒角剪刀，能够省力、稳定地剪切特定目标物，显著优化恒角剪刀的应用性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种剪刀，尤其涉及一种剪刀刀刃。
技术介绍
根据图1所示普通剪刀主视图，普通剪刀包括7个组件：刀身（Ia)、刀身（2a)、刀 刃（lb)、刀刃（2b)、连接轴（3a)、刀柄（Ic)和刀柄（2c)。刀刃（Ib)在刀身（Ia)上部，刀 刃（2b)在刀身（2a)上部。刀柄（Ic)在刀身（Ia)下部，刀柄（2c)在刀身（2a)下部。刀 刃（Ib)和刀刃（2b)的刀刃边缘为直线段且沿中轴线对称。为便于阐述，本文根据普通剪 刀主视图来定义以下专有名词。 目标物：剪刀剪切的对象。 距离：欧氏距离。 连接点：连接轴的中心点。其位置如图1中（3a)的中心点。 刀刃：刀身上的锋利部分。其形如图1中的（Ib)。 刀刃点：刀刃边缘上的一点。 刀刃交点：2个刀刃边缘的交点。其位置如图1中的（4a)。 中轴线：从连接点出发，过刀刃交点的射线。其位置如图1中的（4b)。 切射线：从刀刃交点出发、相切于某个刀刃边缘的射线，且其与中轴线的夹角小于 或等于其位置如图1中的（4c)。 剪切角：刀刃交点的2条切射线形成的角度，且其小于或等于π。其位置如图1中 的（4d)。 中轴角：过某个刀刃点的中轴线与过该点的切射线的正夹角，且其小于其位 置如图1中的（4e)。 交点半径：刀刃交点与连接点的距离。 内交点：当剪切角小于或等于时，满足交点半径最小的刀刃交点就是内交点。 外交点：当剪切角小于或等于时，满足交点半径最大的刀刃交点就是外交点。 刀刃起点：与连接点距离最小的刀刃边缘点。其位置如图1中的（4f)。 刀刃终点：与连接点距离最大的刀刃边缘点。其位置如图1中的（4g)。 中轴短距：连接点与刀刃起点之间的距离。 中轴长距：连接点与刀刃终点之间的距离。 剪切距离：中轴长距减去中轴短距后的数值。 刀刃利用率：剪切距离与中轴长距的比值。 普通剪刀的刀刃边缘为直线段，它的中轴角在转动时显著变化。因此，普通剪刀属 于变角剪刀。普通剪刀的旋转剪切过程等价于刀刃交点外移。 如图2所示，Λ OBC和Λ ODE为普通剪刀的部分刀刃，2个刀刃边缘OB和OD的交 点为0, OA为中轴线的一部分，而刀刃边缘在O处的2条切射线为OL、OM。因为OB和OD为 直线段，所以OL覆盖0B，而OM覆盖0D。Z AOB为中轴角。五边形OGHIJ是目标物在剪切 状态下的截面图，其边GH与JI皆平行于0A。因为OB和OD沿OA对称，所以线段JG垂直于 〇A。线段jg的中点为κ。显然线段οκ垂直于jg。已知点A和点b，本文用符号|ab|代表 A和B的距离。IjgI就是目标物的厚度。目标物的剪切面就是三角形A0GJ，而刀刃压力F 的方向则垂直于0B。因为目标物的厚度IjgI很小，ZAOB在剪切三角形AOGJ时都约等于 恒定值。根据力学理论，刀刃压力F会产生1个方向垂直于线段OK的分力F'，二者关系如 下所示： F，=F· cos ZAOB (2. 1) 根据平面几何理论，容易计算直角三角形Λ OGJ的面积S :(2.2) 根据材料力学理论，剪切面Λ OGJ产生的平均切应力F为：(2,3) 将（2. 1)、（2. 2)代入（2. 3)，可得：(2·4) 假设目标物的许用切应力为τ，则剪刀剪切成功的充分条件为： F>T (2.5) 将（2.4)代入（2. 5)，可得： 当用普通剪刀连续剪切目标物时，Z AOB由大变小，最小刀刃压力F也由小变大。 因此，普通剪刀所需的最小刀刃压力总是逐渐增大，并逐渐增加用户用力。 假设剪刀刀刃在刀刃终点处的中轴角为α。若α很小，则剪刀就难以剪切高强度 材料，应用范围显著减小。 若α较大，则中轴角变化区间为下面根据图3讨论此情况。 图3展示了普通剪刀旋转过程，其中O1为连接点，B1为刀刃起点，C 1为刀刃终点， 射线@为中轴线，B1为内交点，H1为外交点。刀刃边缘B1C1先旋转至线段D 1F1，再旋转至 线段G1H1。因此Io1B1I = Io1G1I, Ib1C1I = Ig1H1U根据平面几何理论，下式成立：(2.6) 由于I O1B11 = I O1G11，公式（2. 6)等价于下式：(2.7) 剪切距离Ih1B1I与中轴长距Ih1O 1I的比值为：(2.8) 因为公式（2. 8)等价于下式：(2.9) 根据上文假设，已知Z O1H1G1 = α。若α增大，则公式（2. 9)中的就减小， 从而减小了刀刃利用率，降低了剪刀的应用性能。 综上所述，中轴角α无法既增大平均应力，又增大刀刃利用率。因此，普通剪刀的 最小中轴角α优化空间狭窄，其难以优化普通剪刀的综合性能。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种恒角剪刀及其制造方法。恒角剪刀既能增大所有刀刃点的平 均应力，又能避免减小刀刃利用率。 此处结合图5解释恒角剪刀的特征。如图5所示，恒角剪刀包括7个组件：刀身 (5a)、刀身（6a)、刀刃（5b)、刀刃（6b)、连接轴（7a)、刀柄（5c)和刀柄（6c);刀刃（5b)在刀 身（5a)上部，刀刃（6b)在刀身（6a)上部，刀柄（5c)在刀身（5a)下部，刀柄（6c)在刀身 (6a)下部；刀刃（5b)和刀刃（6b)的边缘为曲线且沿中轴线对称；刀刃（5b)的边缘为Φ， 连接轴（7a)的连接点为0 ; (5b)上刀刃起点为P，（5b)上刀刃终点为Q ;用点0当作2维坐标 系的原点，用直线PO建立2维坐标系的Y轴，Y轴的方向等于射线代)的方向；过点Q作1条 垂直于Y轴的直线，其与Y轴的交点为R ;过原点〇作1条垂直于Y轴的X轴，X轴的方向等于 射线的方向；将射线^逆时针旋转弧度2 π，每隔^弧度，就用其与Φ的交点当作Φ 的样本，最终依次得到样本集合{aj = {ai，a2，a3，…，an};样本％的下标i代表P 5旋转的 弧度为依次计算样本Bi的中轴角a i，得到中轴角集合{a J = {α α 2, α 3,…，αη}; 计算集合J的算术平均值@ ^则恒成立。 图4展示了恒角剪刀的旋转轨迹，该恒角剪刀的刀刃边缘为曲线段。当刀刃边缘 B2I2先旋转至曲线段D2F2，再旋转至曲线段G 2H2时，恒角剪刀上任意刀刃点的中轴角都约等 于恒定值。图4与图3的参数存在以下关系：|b2o2| = Ib1O1U Ib2C2I = Ib1C1U Id2E2I = G1H1Uzo2B2C2 =ZO1B1C1O 对于恒角剪刀，其上任意刀刃点的中轴角都约等于恒定值。因此，只要设置中轴角 β > α，恒角剪刀上的所有刀刃点都能产生较大的平均应力。 根据平面几何理论，容易推断：I E2O21 = I H1O11。因此可推导得： 因为|b2o2| = Ib1O1I,所以上式可推导得： 因此，恒角剪刀的刀刃利用率大于普通剪刀的刀刃利用率。 综上所述，恒角剪刀既能增大所有刀刃点的平均应力，又能避免减小刀刃利用率。 本专利技术中的恒角剪刀采用以下技术方案： 1.建立刀刃（5b)的边缘方程，或者建立刀刃（6b)的边缘方程； 2.利用对称方法，建立另一个刀刃的边缘方程； 3.针对目标物的强度和摩擦系数，设置合适的方程参数； 4.在刀刃（5b)或刀刃（6b)的边缘方程上确定1个刀刃起点和1个刀刃终点，并 将两点极角所约束的闭区间当作该刀刃边缘的定义域。在该刀刃边缘方程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种恒角剪刀，其包括7个组件：刀身(5a)、刀身(6a)、刀刃(5b)、刀刃(6b)、连接轴(7a)、刀柄(5c)和刀柄(6c)；刀刃(5b)在刀身(5a)上部，刀刃(6b)在刀身(6a)上部，刀柄(5c)在刀身(5a)下部，刀柄(6c)在刀身(6a)下部；其特征在于：刀刃(5b)和刀刃(6b)的边缘为曲线段且沿中轴线对称，刀刃(5b)的边缘为Φ，连接轴(7a)的连接点为O，(5b)上刀刃起点为P，(5b)上刀刃终点为Q，用点O当作2维坐标系的原点，用直线PO建立2维坐标系的Y轴，Y轴的方向等于射线的方向，过点Q作1条垂直于Y轴的直线，其与Y轴的交点为R，过原点O作1条垂直于Y轴的X轴，X轴的方向等于射线的方向，将射线逆时针旋转弧度2π，每隔弧度，就用其与Φ的交点当作Φ的样本，最终依次得到样本集合{ai}＝{a1,a2,a3,…,an}，样本ai的下标i代表旋转的弧度为依次计算样本ai的中轴角αi，得到中轴角集合{αi}＝{α1,α2,α3,…,αn}，计算集合{αi}的算术平均值则和恒成立。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：谢培树，
类型：发明
国别省市：江苏;32