雙點(diǎn)壓力機(jī)滑塊運(yùn)動(dòng)精度分析

牛瑞霞，周志偉，詹俊勇，仲太生

（揚(yáng)力集團(tuán)股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127）

雙點(diǎn)壓力機(jī)滑塊運(yùn)動(dòng)精度分析

牛瑞霞，周志偉，詹俊勇，仲太生

（揚(yáng)力集團(tuán)股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127）

雙點(diǎn)壓力機(jī)工作臺(tái)面大，以高性能的優(yōu)勢(shì)替代單點(diǎn)壓力機(jī)。同時(shí)，由于工作臺(tái)面的加大，滑塊相對(duì)于工作臺(tái)的平行度也要求較高，嚴(yán)格控制滑塊的傾斜度對(duì)于雙點(diǎn)壓力機(jī)的精度顯得尤為重要。本文通過研究構(gòu)成整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的裝配尺寸鏈，找到最大影響因素，并提出解決方法。

雙點(diǎn)壓力機(jī)；滑塊；運(yùn)動(dòng)精度；影響因素

汽車工業(yè)和家電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)沖壓設(shè)備提出了更高要求。隨著機(jī)械壓力機(jī)的發(fā)展，雙點(diǎn)壓力機(jī)以其大工作面和高性能優(yōu)勢(shì)替代了單點(diǎn)壓力機(jī)。與此同時(shí)，由于工作臺(tái)面加大，對(duì)滑塊相對(duì)于下底面的平行度提出了更高要求，即嚴(yán)格控制滑塊的傾斜度對(duì)于雙點(diǎn)壓力機(jī)精度的影響尤為重要。因此，對(duì)雙點(diǎn)壓力機(jī)的精度進(jìn)行分析、研究十分有必要。雙點(diǎn)壓力機(jī)滑塊的精度是由零件的制造精度及零件間的裝配關(guān)系來決定的，通過分析每個(gè)組成零件的加工和裝配誤差，找出最大的影響因素，對(duì)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(diǎn)壓力機(jī)的傳動(dòng)為例，建立結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。由圖可見，兩套曲柄連桿機(jī)構(gòu)在加工和裝配過程中必然存在誤差，主要有曲柄轉(zhuǎn)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(jié)點(diǎn)偏差等。這些誤差所形成的累積誤差最終反映在連桿節(jié)點(diǎn)位移誤差上，進(jìn)而形成了滑塊的傾斜角。

根據(jù)文獻(xiàn)[4]得出曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，滑塊到下死點(diǎn)的位移

圖1 結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)角相位差引起的滑塊傾斜量為

機(jī)床中心高誤差引起的滑塊傾斜量為

連桿的結(jié)點(diǎn)偏差引起的滑塊傾斜量為

式中：S——滑塊位移，從下死點(diǎn)算起，向上為正方向；

α——曲柄轉(zhuǎn)角，從下死點(diǎn)算起，與曲柄旋轉(zhuǎn)方向相反為正；

R——曲柄半徑；

2 仿真運(yùn)動(dòng)分析

2.1 SolidWorks模型建立

本文根據(jù)現(xiàn)有某機(jī)床結(jié)構(gòu)建立簡化結(jié)構(gòu)，首先對(duì)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)簡化，在SolidWorks環(huán)境下進(jìn)行三維實(shí)體造型，然后通過裝配完成模型的組裝；其次，采用COSMOSMotion插件對(duì)其進(jìn)行仿真分析，輸出以上幾種影響因素對(duì)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(zhuǎn)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(jī)的模型如圖2所示。

圖2 雙點(diǎn)壓力機(jī)三維模型

2.2 運(yùn)動(dòng)曲線特征

最后進(jìn)行仿真和運(yùn)動(dòng)曲線輸出，如圖3～7所示，分別為連桿長度差、曲柄半徑差、轉(zhuǎn)角相位差、機(jī)床中心高誤差和所有參數(shù)誤差都存在的狀態(tài)下對(duì)滑塊傾斜度造成的影響曲線圖。

由圖7看出，當(dāng)所有參數(shù)都不同時(shí)，曲柄轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)角相位差不同造成的誤差

3 結(jié)論

圖6 床身中心高度不同造成的誤差

圖7 所有參數(shù)都不同

雙點(diǎn)壓力機(jī)在鍛壓機(jī)械中最為常見，其滑塊的運(yùn)動(dòng)精度集中體現(xiàn)了壓力機(jī)的總精度，具體表現(xiàn)即滑塊傾斜，為評(píng)價(jià)壓力機(jī)精度的主要性能指標(biāo)?；瑝K運(yùn)動(dòng)精度對(duì)機(jī)床和零件都有直接影響。因此，分析影響雙點(diǎn)壓力機(jī)滑塊傾斜的可能因素，找出最主要的影響因素對(duì)控制雙點(diǎn)壓力機(jī)滑塊運(yùn)動(dòng)精度具有重要意義。

（1）建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，從理論公式計(jì)算可以看出，曲柄轉(zhuǎn)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(jié)點(diǎn)偏差等對(duì)滑塊運(yùn)動(dòng)精度具有一定影響。

（2）運(yùn)用 SolidWorks中的 COSMOSMotion插件對(duì)結(jié)果進(jìn)行仿真，模擬出各個(gè)參數(shù)不同時(shí)，對(duì)滑塊傾斜度造成的影響曲線圖，從而得出曲柄轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)中，可以從設(shè)計(jì)、加工及裝配過程來減小曲柄轉(zhuǎn)角相位差，從而減小由此帶來的滑塊傾斜值，如設(shè)計(jì)加工曲軸的工裝，讓兩根曲軸同步加工，或者改變裝配結(jié)構(gòu)，采用脹套連接方式代替鍵連接等，實(shí)現(xiàn)減小轉(zhuǎn)角相位差，從而提高滑塊的運(yùn)動(dòng)精度。

[1]牛瑞霞.雙點(diǎn)壓力機(jī)滑塊運(yùn)動(dòng)精度的分析與研究[D].揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2012.

[2]張祖芳.開式壓力機(jī)機(jī)身的有限元分析及其優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].南京：東南大學(xué)，2004.

[3]張學(xué)銀，宋春蘭.雙點(diǎn)壓力機(jī)滑塊位移差的計(jì)算分析[J].鍛壓技術(shù)，2009，34（4）：97-98.

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

[5]牛瑞霞，詹俊勇，仲太生.基于SolidWorks偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分析[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，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(diǎn)壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)仿真分析與精度研究 [J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，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(jī)設(shè)計(jì)研究。E-mail：nrx886@126.com