一種多連桿雙點(diǎn)壓力機(jī)

萬(wàn)正東，聞開(kāi)斌，周曉敏

（揚(yáng)州鍛壓機(jī)床股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州225128）

1 引言

現(xiàn)有的曲柄連桿機(jī)構(gòu)壓力機(jī)在沖裁中厚板時(shí)，斷面有2/3 左右的撕裂帶，工件需進(jìn)行進(jìn)一步加工，增加工序，影響生產(chǎn)效率。因此，如何精確沖壓中厚板是需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

本技術(shù)涉及多連桿雙點(diǎn)壓力機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，其包括曲軸、連桿組、滑塊和導(dǎo)軌，其中，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)連桿組運(yùn)動(dòng)，連桿組借助于活動(dòng)連接點(diǎn)驅(qū)動(dòng)滑塊沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)；曲軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在壓力機(jī)機(jī)身連接點(diǎn)處。

本技術(shù)在傳統(tǒng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)之上，增加了多連桿結(jié)構(gòu)，使曲柄處受力僅為滑塊處所受公稱力的四分之一至五分之一，大大改善了驅(qū)動(dòng)部件的受力狀態(tài)，并大幅降低了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率，而且滑塊的運(yùn)動(dòng)軌跡在下死點(diǎn)，連桿角度停留30°～40°。本技術(shù)適用于大型級(jí)進(jìn)模的精沖及精壓，在剎車片鋼背、薄型齒輪等領(lǐng)域可代替精沖機(jī)使用。

2 技術(shù)方案

本技術(shù)特征在于，第一連桿的第一連接點(diǎn)與曲軸的連接點(diǎn)A 活動(dòng)鏈接，第二連接點(diǎn)與上肘桿的第一連接點(diǎn)B 活動(dòng)連接；上肘桿的第二連接點(diǎn)D 與下肘桿的第一連接點(diǎn)活動(dòng)連接；下肘桿的第二連接點(diǎn)與滑塊的連接點(diǎn)E 活動(dòng)連接；上肘桿的第三連接點(diǎn)C 與壓力機(jī)的機(jī)身活動(dòng)連接；直線段BC 為上肘桿的第一連接點(diǎn)B 與其第三連接點(diǎn)C 之間的連線，直線段CD 為上肘桿的第三連接點(diǎn)C 與其第二連接點(diǎn)D 之間的連線，上肘桿的角度θ 為直線段BC 和直線段CD 之間的夾角；直線段OC 與直線段CE 之間的夾角大于或等于90°；直線段OC 為連接點(diǎn)O 與第三連接點(diǎn)C 之間直線相連的線段，直線段CE 為第三連接點(diǎn)C 與連接點(diǎn)E 之間直線相連的線段。本技術(shù)的多連桿雙點(diǎn)壓力機(jī)達(dá)到了能夠精確沖壓中厚板的技術(shù)效果。

圖1 結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 力學(xué)分析

3 實(shí)例分析

直線段OC 與直線段CE 間的夾角在90°～180°之間，優(yōu)選95°、100°、110°。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的多連桿雙點(diǎn)壓力機(jī)對(duì)直線段OC 與直線段CE 之間的夾角進(jìn)行具體限定，發(fā)現(xiàn)能夠達(dá)到在曲柄處的受力僅為滑塊所受公稱力的1/4～1/5 的技術(shù)效果。

如圖1 所示，上肘桿3 的角度θ 優(yōu)選為鈍角。這有利于將作用力部分傳遞至支承點(diǎn)C 上，減輕支承點(diǎn)O 的受力。由于支承點(diǎn)C 的存在，因而分擔(dān)了支承點(diǎn)O 承受的作用力。

本設(shè)計(jì)的要點(diǎn)在于，設(shè)置直線段CD 的長(zhǎng)度、直線段BC 的長(zhǎng)度和角度θ 等運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)，使得曲軸1 處的受力僅為滑塊5 所受公稱力的1/2～1/8。

為此，參照?qǐng)D2，對(duì)本技術(shù)的多連桿雙點(diǎn)壓力機(jī)進(jìn)行力學(xué)分析，找到直線段CD 的長(zhǎng)度、直線段BC的長(zhǎng)度和角度θ 等運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)之間的關(guān)系：

式中：α1——直線段OC 與直線段OA 之間的夾角；

P——第一連桿2 沿其縱向所受的作用力，其為角度α1的函數(shù)；

Pg——下肘桿4 沿其縱向所受的作用力；

BC——直線段BC 的長(zhǎng)度；

CD——直線段CD 的長(zhǎng)度；

DE——下肘桿4 的長(zhǎng)度；

CE——第三連接點(diǎn)C 和連接點(diǎn)E 之間的直線段的長(zhǎng)度，其為角度α1的函數(shù)，其中

β——直線段CD 與直線段CE 之間的夾角，其為角度α1的函數(shù)，其中

ω——直線段BC 與直線段BA 之間的夾角，其為角度α1的函數(shù)，其中，直線段BA 為第一連接點(diǎn)B 與連接點(diǎn)A 之間直線相連的線段，且直線段BA 的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，且

其中，R 為曲軸半徑，且OC 為連接點(diǎn)O 與第三連接點(diǎn)C 之間的直線相連的線段長(zhǎng)度。

如圖2 所示，

作為設(shè)計(jì)與計(jì)算實(shí)例，選取參數(shù)如下：

公稱力（N）：Pg=2000×103

公稱力行程（mm）：s=5

滑塊行程（mm）：S=120

行程次數(shù)（SPM）：SP=80

得到：PAB=P（α1）PAB=3.904×105

其中，PAB就是第一連桿2 沿其縱向所受的作用力，也對(duì)應(yīng)曲軸1 所受的作用力分量。

Pg就是下肘桿4 沿其縱向所受的作用力，也對(duì)應(yīng)滑塊5 所受的作用力分量。

可以得出：PAB≈1/5Pg。

圖3 示出本技術(shù)的多連桿雙點(diǎn)壓力機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)中普通的曲柄壓力機(jī)的計(jì)算比對(duì)數(shù)據(jù)圖。

如圖1 所示，上肘桿3 的形狀可選為三角形，其中，三角形的頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)為第一連接點(diǎn)B、第二連接點(diǎn)D 和第三連接點(diǎn)C。

如圖2 所示，上肘桿3 的形狀為V 字形，其中，V 字形的尖部對(duì)應(yīng)第三連接點(diǎn)C。

圖3 比對(duì)數(shù)據(jù)圖

連桿組的運(yùn)動(dòng)是平面運(yùn)動(dòng)。這樣的布置可以降低機(jī)構(gòu)復(fù)雜性，保證運(yùn)動(dòng)可靠，制造成本合理。當(dāng)然，連桿組的運(yùn)動(dòng)可以是三維運(yùn)動(dòng)。

曲軸1、連桿組和滑塊5 之間的關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)是平面運(yùn)動(dòng)。多連桿雙點(diǎn)壓力機(jī)的整個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)作平面運(yùn)動(dòng)可以降低機(jī)構(gòu)復(fù)雜性，保證運(yùn)動(dòng)可靠，制造成本合理。

通過(guò)曲軸、連桿、上下肘桿、滑塊等五個(gè)主要部件共同組成一種新型多連桿雙點(diǎn)壓力機(jī)：曲軸驅(qū)動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)，連桿推動(dòng)上下肘桿帶動(dòng)滑塊做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

4 結(jié)論

該多連桿結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)之上，增加了多連桿結(jié)構(gòu)，使曲柄處受力僅為滑塊處所受公稱力的四分之一至五分之一，大大改善了驅(qū)動(dòng)部件的受力狀態(tài)，并大幅降低了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率，而且滑塊的運(yùn)動(dòng)軌跡在下死點(diǎn)，連桿角度停留30°～40°；適用于大型級(jí)進(jìn)模的精沖及精壓，在剎車片鋼背，薄型齒輪等領(lǐng)域可代替精沖機(jī)進(jìn)行使用。

[1]俞新陸.鍛壓手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.

[2]范宏才.現(xiàn)代鍛壓機(jī)械.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.

[3]何德譽(yù).曲柄壓力機(jī)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989.

[4]王義質(zhì)，李叔涵.工程力學(xué)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，1994.