閉式四點八連桿壓力機同步誤差原因分析

胡健，嚴靜蕓，陳黎明，鄭義祥

（江蘇揚力集團有限公司重型機床研究所，江蘇揚州225127）

閉式四點八連桿壓力機同步誤差原因分析

胡健，嚴靜蕓，陳黎明，鄭義祥

（江蘇揚力集團有限公司重型機床研究所，江蘇揚州225127）

通過裝配LS4-1600LR型閉式四點八連桿壓力機，分析了加工與裝配過程中可能對壓力機精度產生影響的因素，提出了改進措施，保證了總裝后產品精度要求，為此類問題的解決提供了借鑒。

八連桿；機械壓力機；精度；改進措施

LS4-1600LR型機械閉式四點八連桿壓力機能夠取代油壓機完成大型汽車覆蓋件零件的深拉伸工藝，具有在工作區域速度低且均勻而在非工作區域速度快的特點。如圖1所示，壓機采用兩個中間齒輪軸，每個中間齒輪軸分別帶動一個偏心齒輪作異向旋轉。相比于普通曲柄壓力機的單根連桿，此類機型采用八根連桿來驅動傳動系統。整個傳動系統的同步誤差由齒輪加工精度、連桿長度誤差以及橫梁上絞支點安裝孔誤差來決定。零件加工的精度決定了主傳動的同步誤差，由于影響因素較多，如果零件尺寸得不到保證，裝配后勢必造成精度調節困難，甚至不能調整出合格的精度。

我公司首臺LS4-1600LR型多連桿壓力機，在傳動桿系裝配后同步出現了較大誤差：當偏心體中心在下死點時，左右兩邊導柱等高誤差0.65mm，當偏心體中心在90°時，左右兩邊導柱等高誤差36.07mm。經現場查看分析，其中一個偏心齒輪的齒頂中心由于人工失誤錯標一齒，偏心齒輪中心與偏心體中心不在一條直線上，造成兩邊桿系運轉不同步。由于誤差一齒并不影響接下來的安裝，同時多連桿壓力機在下死點附件行程速度相當小，曲柄每轉動一度導柱只下行零點幾毫米，所以兩邊同步誤差測量起來相對比較困難，而把曲柄轉過90°后再次測量導柱運動量的方法又比較麻煩。我們通過對各桿的運動軌跡做研究，對比發現L3與L4桿鉸接點在導柱處于下死點附近時曲柄每轉過一度，它在豎直方向上的位移量達到三點幾毫米，利用平尺和卷尺測量鉸接點到橫梁頂部的距離就能判斷出兩邊桿系運轉是否同步，操作起來簡單易行。那么還有哪些關鍵尺寸和因素會對壓機的同步造成比較大的影響呢？要細化、深入分析，就需要建立數字模型進行量化研究研究。

圖1 八連桿壓力機傳動結構示意圖

1 數學模型的建立

八連桿壓力機桿系如圖2所示，其中L1為驅動桿，桿L4、L5組成一個整體（夾角θ5）繞固定點（a，b）擺動，L7桿帶動滑塊沿y軸方向運動。

以驅動桿L1固定點為坐標原點建立直角坐標系，列出圖1情況下的位移平衡方程組：

圖2 八連桿桿系結構示意圖

式中：L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7是各桿長度，θ1為曲柄轉角，θ5為桿L4與L5的固定夾角，a、b為固定點坐標值，為已知值。θ2、θ3、θ4、θ6、θ7分別為對應各桿與y軸的夾角，y是滑塊位置，為未知數。方程數6個，未知數6個，有確定解。通過以上方程組即可求出滑塊在對應曲柄角度的高度。

以上方程組只能表示滑塊在整個行程過程中某一段的解，要研究滑塊的整個行程過程需要列多組方程組，這給設計研究帶來了很大麻煩。為了節約設計時間，避免人工計算引起的失誤，利用三維分析軟件建立機構三維模型，如圖3所示，再將它轉化為模型的運動分析問題，就能規避繁瑣的數學計算，并得到精確的計算結果。

圖3 八連桿桿系三維模型

先給出一組桿系尺寸，通過逐個改變桿長尺寸及鉸點位置得到相應計算結果，再將計算結果相比較找出對壓機性能影響較大的參數。在以后加工和裝配過程中加以控制，保證壓機性能。性能參數變化如表1所示。

表1 八連桿壓力機性能參數變化

通過上表數據對比可以看出，各桿長及固定點位置對下死點300mm以下壓機工作區域速度及行程速比系數影響不大，對行程影響較大，尤其是桿L1對行程影響最大，需要在加工過程中嚴格控制加工精度。我們在實際制造時將零件公差控制在±0.02mm以內，再次計算驗證得出滑塊行程最大誤差為0.324mm。以工作臺板長度4500mm為例，日本JIS一級精度平行度允差為0.344mm，能夠達到最終精度要求。

2 結束語

八連桿壓力機精度的影響因素較多，實際中應綜合考慮，靈活運用各種方法，快速、準確地解決生產中遇到的問題。

[1]何德譽.曲柄壓力機[M].北京：機械工業出版社，1987.

[2]李啟鵬.基于Slidworks運動仿真的平面八連桿機構優化設計[J].機械傳動，2009，（1）：63-67.

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

[4]羅中華，彭炎榮.多連桿壓力機執行機構的優化設計[J].機械工程師，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

胡健（1985-），男，助工，從事機械壓力機開發與制造。E-mail：huj@yangli.com