双点压力机滑块运动精度分析

牛瑞霞，周志伟，詹俊勇，仲太生

（扬力集团股份有限公司，江苏 扬州 225127）

双点压力机滑块运动精度分析

牛瑞霞，周志伟，詹俊勇，仲太生

（扬力集团股份有限公司，江苏 扬州 225127）

双点压力机工作台面大，以高性能的优势替代单点压力机。同时，由于工作台面的加大，滑块相对于工作台的平行度也要求较高，严格控制滑块的倾斜度对于双点压力机的精度显得尤为重要。本文通过研究构成整个传动系统的装配尺寸链，找到最大影响因素，并提出解决方法。

双点压力机；滑块；运动精度；影响因素

汽车工业和家电产业的快速发展，对冲压设备提出了更高要求。随着机械压力机的发展，双点压力机以其大工作面和高性能优势替代了单点压力机。与此同时，由于工作台面加大，对滑块相对于下底面的平行度提出了更高要求，即严格控制滑块的倾斜度对于双点压力机精度的影响尤为重要。因此，对双点压力机的精度进行分析、研究十分有必要。双点压力机滑块的精度是由零件的制造精度及零件间的装配关系来决定的，通过分析每个组成零件的加工和装配误差，找出最大的影响因素，对于滑块的精度分析研究具有重要意义[1-2]。

1 建立模型

以某双点压力机的传动为例，建立结构原理图如图1所示。由图可见，两套曲柄连杆机构在加工和装配过程中必然存在误差，主要有曲柄转角相位差、曲柄半径误差、连杆长度误差、中心高误差、连杆的结点偏差等。这些误差所形成的累积误差最终反映在连杆节点位移误差上，进而形成了滑块的倾斜角。

根据文献[4]得出曲柄滑块机构中，滑块到下死点的位移

图1 结构原理示意图

由此推出，连杆长度误差引起的滑块倾斜量为

曲柄半径误差引起的滑块倾斜为

曲柄转角相位差引起的滑块倾斜量为

机床中心高误差引起的滑块倾斜量为

连杆的结点偏差引起的滑块倾斜量为

式中：S——滑块位移，从下死点算起，向上为正方向；

α——曲柄转角，从下死点算起，与曲柄旋转方向相反为正；

R——曲柄半径；

2 仿真运动分析

2.1 SolidWorks模型建立

本文根据现有某机床结构建立简化结构，首先对模型进行结构简化，在SolidWorks环境下进行三维实体造型，然后通过装配完成模型的组装；其次，采用COSMOSMotion插件对其进行仿真分析，输出以上几种影响因素对滑块平面倾斜造成的误差曲线[5]。其中取连杆长度误差ΔL=0.04mm、曲柄半径误差ΔR=0.02mm、曲柄转角相位差Δα=0.2°、中心高误差Δh=0.02mm，通过建模，得到虚拟样机的模型如图2所示。

图2 双点压力机三维模型

2.2 运动曲线特征

最后进行仿真和运动曲线输出，如图3～7所示，分别为连杆长度差、曲柄半径差、转角相位差、机床中心高误差和所有参数误差都存在的状态下对滑块倾斜度造成的影响曲线图。

由图7看出，当所有参数都不同时，曲柄转角在20°（接近公称压力角），滑块的位移差约为0.137mm，其中连杆误差造成的滑块位移差接近连杆长度误差0.04mm（图3），曲柄半径差造成的滑块位移差约为0.018mm（图4），转角相位差造成的误差约为0.171mm（图5），床身中心高度不同造成的误差约为0.02（图6），不难看出曲柄转角相位差是造成滑块倾斜误差的最主要原因。

图3 连杆长度不同造成的误差变化

图4 曲柄长度不同造成的误差

图5 转角相位差不同造成的误差

3 结论

图6 床身中心高度不同造成的误差

图7 所有参数都不同

双点压力机在锻压机械中最为常见，其滑块的运动精度集中体现了压力机的总精度，具体表现即滑块倾斜，为评价压力机精度的主要性能指标。滑块运动精度对机床和零件都有直接影响。因此，分析影响双点压力机滑块倾斜的可能因素，找出最主要的影响因素对控制双点压力机滑块运动精度具有重要意义。

（1）建立相应的数学模型，从理论公式计算可以看出，曲柄转角相位差、曲柄半径误差、连杆长度误差、中心高误差及连杆的结点偏差等对滑块运动精度具有一定影响。

（2）运用 SolidWorks中的 COSMOSMotion插件对结果进行仿真，模拟出各个参数不同时，对滑块倾斜度造成的影响曲线图，从而得出曲柄转角相位差是造成滑块倾斜误差的最重要的影响因素。

（3）在今后的设计中，可以从设计、加工及装配过程来减小曲柄转角相位差，从而减小由此带来的滑块倾斜值，如设计加工曲轴的工装，让两根曲轴同步加工，或者改变装配结构，采用胀套连接方式代替键连接等，实现减小转角相位差，从而提高滑块的运动精度。

[1]牛瑞霞.双点压力机滑块运动精度的分析与研究[D].扬州：扬州大学，2012.

[2]张祖芳.开式压力机机身的有限元分析及其优化设计[D].南京：东南大学，2004.

[3]张学银，宋春兰.双点压力机滑块位移差的计算分析[J].锻压技术，2009，34（4）：97-98.

[4]何德誉.曲柄压力机[M].北京：机械工业出版社，1987.

[5]牛瑞霞，詹俊勇，仲太生.基于SolidWorks偏置曲柄滑块机构运动仿真分析[J].锻压装备与制造技术，2016，51（5）：19-21.

[6]何彦忠，黄建民，林雅杰，等.基于ADAMS的曲轴纵放双点压力机传动系统仿真分析与精度研究 [J].锻压装备与制造技术，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，硕士，工程师，从事压力机设计研究。E-mail：nrx886@126.com