閉式四點(diǎn)八連桿壓力機(jī)同步誤差原因分析

胡健，嚴(yán)靜蕓，陳黎明，鄭義祥

（江蘇揚(yáng)力集團(tuán)有限公司重型機(jī)床研究所，江蘇揚(yáng)州225127）

閉式四點(diǎn)八連桿壓力機(jī)同步誤差原因分析

胡健，嚴(yán)靜蕓，陳黎明，鄭義祥

（江蘇揚(yáng)力集團(tuán)有限公司重型機(jī)床研究所，江蘇揚(yáng)州225127）

通過(guò)裝配LS4-1600LR型閉式四點(diǎn)八連桿壓力機(jī)，分析了加工與裝配過(guò)程中可能對(duì)壓力機(jī)精度產(chǎn)生影響的因素，提出了改進(jìn)措施，保證了總裝后產(chǎn)品精度要求，為此類(lèi)問(wèn)題的解決提供了借鑒。

八連桿；機(jī)械壓力機(jī)；精度；改進(jìn)措施

LS4-1600LR型機(jī)械閉式四點(diǎn)八連桿壓力機(jī)能夠取代油壓機(jī)完成大型汽車(chē)覆蓋件零件的深拉伸工藝，具有在工作區(qū)域速度低且均勻而在非工作區(qū)域速度快的特點(diǎn)。如圖1所示，壓機(jī)采用兩個(gè)中間齒輪軸，每個(gè)中間齒輪軸分別帶動(dòng)一個(gè)偏心齒輪作異向旋轉(zhuǎn)。相比于普通曲柄壓力機(jī)的單根連桿，此類(lèi)機(jī)型采用八根連桿來(lái)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)。整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的同步誤差由齒輪加工精度、連桿長(zhǎng)度誤差以及橫梁上絞支點(diǎn)安裝孔誤差來(lái)決定。零件加工的精度決定了主傳動(dòng)的同步誤差，由于影響因素較多，如果零件尺寸得不到保證，裝配后勢(shì)必造成精度調(diào)節(jié)困難，甚至不能調(diào)整出合格的精度。

我公司首臺(tái)LS4-1600LR型多連桿壓力機(jī)，在傳動(dòng)桿系裝配后同步出現(xiàn)了較大誤差：當(dāng)偏心體中心在下死點(diǎn)時(shí)，左右兩邊導(dǎo)柱等高誤差0.65mm，當(dāng)偏心體中心在90°時(shí)，左右兩邊導(dǎo)柱等高誤差36.07mm。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查看分析，其中一個(gè)偏心齒輪的齒頂中心由于人工失誤錯(cuò)標(biāo)一齒，偏心齒輪中心與偏心體中心不在一條直線(xiàn)上，造成兩邊桿系運(yùn)轉(zhuǎn)不同步。由于誤差一齒并不影響接下來(lái)的安裝，同時(shí)多連桿壓力機(jī)在下死點(diǎn)附件行程速度相當(dāng)小，曲柄每轉(zhuǎn)動(dòng)一度導(dǎo)柱只下行零點(diǎn)幾毫米，所以?xún)蛇呁秸`差測(cè)量起來(lái)相對(duì)比較困難，而把曲柄轉(zhuǎn)過(guò)90°后再次測(cè)量導(dǎo)柱運(yùn)動(dòng)量的方法又比較麻煩。我們通過(guò)對(duì)各桿的運(yùn)動(dòng)軌跡做研究，對(duì)比發(fā)現(xiàn)L3與L4桿鉸接點(diǎn)在導(dǎo)柱處于下死點(diǎn)附近時(shí)曲柄每轉(zhuǎn)過(guò)一度，它在豎直方向上的位移量達(dá)到三點(diǎn)幾毫米，利用平尺和卷尺測(cè)量鉸接點(diǎn)到橫梁頂部的距離就能判斷出兩邊桿系運(yùn)轉(zhuǎn)是否同步，操作起來(lái)簡(jiǎn)單易行。那么還有哪些關(guān)鍵尺寸和因素會(huì)對(duì)壓機(jī)的同步造成比較大的影響呢？要細(xì)化、深入分析，就需要建立數(shù)字模型進(jìn)行量化研究研究。

圖1 八連桿壓力機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖

1 數(shù)學(xué)模型的建立

八連桿壓力機(jī)桿系如圖2所示，其中L1為驅(qū)動(dòng)桿，桿L4、L5組成一個(gè)整體（夾角θ5）繞固定點(diǎn)（a，b）擺動(dòng)，L7桿帶動(dòng)滑塊沿y軸方向運(yùn)動(dòng)。

以驅(qū)動(dòng)桿L1固定點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，列出圖1情況下的位移平衡方程組：

圖2 八連桿桿系結(jié)構(gòu)示意圖

式中：L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7是各桿長(zhǎng)度，θ1為曲柄轉(zhuǎn)角，θ5為桿L4與L5的固定夾角，a、b為固定點(diǎn)坐標(biāo)值，為已知值。θ2、θ3、θ4、θ6、θ7分別為對(duì)應(yīng)各桿與y軸的夾角，y是滑塊位置，為未知數(shù)。方程數(shù)6個(gè)，未知數(shù)6個(gè)，有確定解。通過(guò)以上方程組即可求出滑塊在對(duì)應(yīng)曲柄角度的高度。

以上方程組只能表示滑塊在整個(gè)行程過(guò)程中某一段的解，要研究滑塊的整個(gè)行程過(guò)程需要列多組方程組，這給設(shè)計(jì)研究帶來(lái)了很大麻煩。為了節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間，避免人工計(jì)算引起的失誤，利用三維分析軟件建立機(jī)構(gòu)三維模型，如圖3所示，再將它轉(zhuǎn)化為模型的運(yùn)動(dòng)分析問(wèn)題，就能規(guī)避繁瑣的數(shù)學(xué)計(jì)算，并得到精確的計(jì)算結(jié)果。

圖3 八連桿桿系三維模型

先給出一組桿系尺寸，通過(guò)逐個(gè)改變桿長(zhǎng)尺寸及鉸點(diǎn)位置得到相應(yīng)計(jì)算結(jié)果，再將計(jì)算結(jié)果相比較找出對(duì)壓機(jī)性能影響較大的參數(shù)。在以后加工和裝配過(guò)程中加以控制，保證壓機(jī)性能。性能參數(shù)變化如表1所示。

表1 八連桿壓力機(jī)性能參數(shù)變化

通過(guò)上表數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，各桿長(zhǎng)及固定點(diǎn)位置對(duì)下死點(diǎn)300mm以下壓機(jī)工作區(qū)域速度及行程速比系數(shù)影響不大，對(duì)行程影響較大，尤其是桿L1對(duì)行程影響最大，需要在加工過(guò)程中嚴(yán)格控制加工精度。我們?cè)趯?shí)際制造時(shí)將零件公差控制在±0.02mm以?xún)?nèi)，再次計(jì)算驗(yàn)證得出滑塊行程最大誤差為0.324mm。以工作臺(tái)板長(zhǎng)度4500mm為例，日本JIS一級(jí)精度平行度允差為0.344mm，能夠達(dá)到最終精度要求。

2 結(jié)束語(yǔ)

八連桿壓力機(jī)精度的影響因素較多，實(shí)際中應(yīng)綜合考慮，靈活運(yùn)用各種方法，快速、準(zhǔn)確地解決生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題。

[1]何德譽(yù).曲柄壓力機(jī)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987.

[2]李啟鵬.基于Slidworks運(yùn)動(dòng)仿真的平面八連桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械傳動(dòng)，2009，（1）：63-67.

[3]鄒慧君，傅祥志，張春林，等.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，1999.

[4]羅中華，彭炎榮.多連桿壓力機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程師，1998，（增刊）：27-29.

Reason analysis of synchronous error for closed four-point＆amp;eight-link press

HU Jian,YAN Jingyun,CHEN Liming,ZHENG Yixiang
（Research Institute of Heavy Duty Machine,Jiangsu Yangli Group Co.，Ltd., Yangzhou 225127,Jiangsu China）

According to the assembly of LS4-1600LR closed four-point＆amp;eight-link press,the factors which may influence the accuracy of press in the process of machining and assembly have been analyzed.The improvement measure has been put forward,which ensures the accuracy requirement of the product.It provides reference for the solution of above problem.

Eight-link;Mechanical press;Precision;Improvement measure

TG385.1+2

A

10.16316/j.issn.1672-0121.2016.05.004

1672-0121（2016）05-0017-02

2016-03-07；

2016-05-14

胡?。?985-），男，助工，從事機(jī)械壓力機(jī)開(kāi)發(fā)與制造。E-mail：huj@yangli.com