雙點壓力機滑塊運動精度分析

牛瑞霞，周志偉，詹俊勇，仲太生

（揚力集團股份有限公司，江蘇 揚州 225127）

雙點壓力機滑塊運動精度分析

牛瑞霞，周志偉，詹俊勇，仲太生

（揚力集團股份有限公司，江蘇 揚州 225127）

雙點壓力機工作臺面大，以高性能的優勢替代單點壓力機。同時，由于工作臺面的加大，滑塊相對于工作臺的平行度也要求較高，嚴格控制滑塊的傾斜度對于雙點壓力機的精度顯得尤為重要。本文通過研究構成整個傳動系統的裝配尺寸鏈，找到最大影響因素，并提出解決方法。

雙點壓力機；滑塊；運動精度；影響因素

汽車工業和家電產業的快速發展，對沖壓設備提出了更高要求。隨著機械壓力機的發展，雙點壓力機以其大工作面和高性能優勢替代了單點壓力機。與此同時，由于工作臺面加大，對滑塊相對于下底面的平行度提出了更高要求，即嚴格控制滑塊的傾斜度對于雙點壓力機精度的影響尤為重要。因此，對雙點壓力機的精度進行分析、研究十分有必要。雙點壓力機滑塊的精度是由零件的制造精度及零件間的裝配關系來決定的，通過分析每個組成零件的加工和裝配誤差，找出最大的影響因素，對于滑塊的精度分析研究具有重要意義[1-2]。

1 建立模型

以某雙點壓力機的傳動為例，建立結構原理圖如圖1所示。由圖可見，兩套曲柄連桿機構在加工和裝配過程中必然存在誤差，主要有曲柄轉角相位差、曲柄半徑誤差、連桿長度誤差、中心高誤差、連桿的結點偏差等。這些誤差所形成的累積誤差最終反映在連桿節點位移誤差上，進而形成了滑塊的傾斜角。

根據文獻[4]得出曲柄滑塊機構中，滑塊到下死點的位移

圖1 結構原理示意圖

由此推出，連桿長度誤差引起的滑塊傾斜量為

曲柄半徑誤差引起的滑塊傾斜為

曲柄轉角相位差引起的滑塊傾斜量為

機床中心高誤差引起的滑塊傾斜量為

連桿的結點偏差引起的滑塊傾斜量為

式中：S——滑塊位移，從下死點算起，向上為正方向；

α——曲柄轉角，從下死點算起，與曲柄旋轉方向相反為正；

R——曲柄半徑；

2 仿真運動分析

2.1 SolidWorks模型建立

本文根據現有某機床結構建立簡化結構，首先對模型進行結構簡化，在SolidWorks環境下進行三維實體造型，然后通過裝配完成模型的組裝；其次，采用COSMOSMotion插件對其進行仿真分析，輸出以上幾種影響因素對滑塊平面傾斜造成的誤差曲線[5]。其中取連桿長度誤差ΔL=0.04mm、曲柄半徑誤差ΔR=0.02mm、曲柄轉角相位差Δα=0.2°、中心高誤差Δh=0.02mm，通過建模，得到虛擬樣機的模型如圖2所示。

圖2 雙點壓力機三維模型

2.2 運動曲線特征

最后進行仿真和運動曲線輸出，如圖3～7所示，分別為連桿長度差、曲柄半徑差、轉角相位差、機床中心高誤差和所有參數誤差都存在的狀態下對滑塊傾斜度造成的影響曲線圖。

由圖7看出，當所有參數都不同時，曲柄轉角在20°（接近公稱壓力角），滑塊的位移差約為0.137mm，其中連桿誤差造成的滑塊位移差接近連桿長度誤差0.04mm（圖3），曲柄半徑差造成的滑塊位移差約為0.018mm（圖4），轉角相位差造成的誤差約為0.171mm（圖5），床身中心高度不同造成的誤差約為0.02（圖6），不難看出曲柄轉角相位差是造成滑塊傾斜誤差的最主要原因。

圖3 連桿長度不同造成的誤差變化

圖4 曲柄長度不同造成的誤差

圖5 轉角相位差不同造成的誤差

3 結論

圖6 床身中心高度不同造成的誤差

圖7 所有參數都不同

雙點壓力機在鍛壓機械中最為常見，其滑塊的運動精度集中體現了壓力機的總精度，具體表現即滑塊傾斜，為評價壓力機精度的主要性能指標。滑塊運動精度對機床和零件都有直接影響。因此，分析影響雙點壓力機滑塊傾斜的可能因素，找出最主要的影響因素對控制雙點壓力機滑塊運動精度具有重要意義。

（1）建立相應的數學模型，從理論公式計算可以看出，曲柄轉角相位差、曲柄半徑誤差、連桿長度誤差、中心高誤差及連桿的結點偏差等對滑塊運動精度具有一定影響。

（2）運用 SolidWorks中的 COSMOSMotion插件對結果進行仿真，模擬出各個參數不同時，對滑塊傾斜度造成的影響曲線圖，從而得出曲柄轉角相位差是造成滑塊傾斜誤差的最重要的影響因素。

（3）在今后的設計中，可以從設計、加工及裝配過程來減小曲柄轉角相位差，從而減小由此帶來的滑塊傾斜值，如設計加工曲軸的工裝，讓兩根曲軸同步加工，或者改變裝配結構，采用脹套連接方式代替鍵連接等，實現減小轉角相位差，從而提高滑塊的運動精度。

[1]牛瑞霞.雙點壓力機滑塊運動精度的分析與研究[D].揚州：揚州大學，2012.

[2]張祖芳.開式壓力機機身的有限元分析及其優化設計[D].南京：東南大學，2004.

[3]張學銀，宋春蘭.雙點壓力機滑塊位移差的計算分析[J].鍛壓技術，2009，34（4）：97-98.

[4]何德譽.曲柄壓力機[M].北京：機械工業出版社，1987.

[5]牛瑞霞，詹俊勇，仲太生.基于SolidWorks偏置曲柄滑塊機構運動仿真分析[J].鍛壓裝備與制造技術，2016，51（5）：19-21.

[6]何彥忠，黃建民，林雅杰，等.基于ADAMS的曲軸縱放雙點壓力機傳動系統仿真分析與精度研究 [J].鍛壓裝備與制造技術，2012，47（6）：16-22.

Analysis of slider movement accuracy for double point press

NIU Ruixia,ZHOU Zhiwei,ZHAN Junyong,ZHONG Taisheng
（Yangli Group Co.,Ltd.,Yangzhou 225127,Jiangsu China）

The double point press with wide worktable has already replaced single point press.Meanwhile,ue to the increasing area of the worktable,the parallel degree of slide block relative to the workbench must be higher.So it is very important to strictly control the slider inclination in the double point press.By esearch of assembly dimension chain of the entire transmission system,the biggest affecting factor has been ound out.Finally,the solution has been put forward in the conclusion.

Double-point press;Slider;Movement accuracy;Affecting factors

TG315

A

10.16316/j.issn.1672-0121.2017.03.003

1672-0121（2017）03-0020-03

2016-12-26；

2017-02-06

牛瑞霞（1988-），女，碩士，工程師，從事壓力機設計研究。E-mail：nrx886@126.com