2007年 1 月2
农业机械学报
第3 卷第1 期8 2

压力机八杆内滑块机构的优化设计
王晓丽 周天源
摘要 】提出以拉深区速度波动量 , 拉深 速度, 深深度, 深角作为评价压力机八杆内滑块机构性能优劣的拉拉【指标 . 根据机构优化设计理论 , 用步长搜索法 对其进行了优化设计, 化出多组评价指标均优于原机构的方案, 优并且最大压力角比原机构减小 6 4, °其运动学性能超过原机构水平 . 关键词 :压力机 八杆内滑块机构 优化 中图分类号 :T 1 H1 2 1 文献标识码 :A
引言
双动压力机内滑块的工作机构基本上采用双驱 动多连杆机构 . 从板料拉深成型的过程可知 , 在上模 与工件接触 开始 至拉深完成的工作过程中, 力机压滑块运行速 度须 适应板料的拉深特性, 须将滑块即一般为 1 ～2 速度控制在一定范围内 ( 8 0m炖 n , mi) 以减少冲击 , 提高模具的使用寿命和制件质量 . 而在上 模与制件接触之前 ( 滑块下行 ) 及拉深作业完成之后 滑块返程上 行) 为提 高生产效率要求压力机具备( , 快速接近制件与快速脱离制件的功能 . 对内滑块机 构的要求就是 : 工作行程速度低而匀速 , 空行程速度 要高 . 本文针对八杆内滑块机构进行优化设计 .
即爥4 0 犤之间的曲柄转角为最大拉深角 , 犤=犤-犤.拉 0 深角犤内的区间称为拉深区间, 爧为最大拉深深爣爥如果希望拉深区的速度小于许用拉深速度 , 须使 度. 牤小于许用拉深速度 牤. 3 牀
优化计算
八杆内滑块机构如图1所 示, 八杆内滑块的在设计中 , 由于杆件较多 , 所以如何选择各杆尺寸以保 并证滑 块具有符合 工艺的最佳运动特性, 实现尽可能大的拉深深度 , 成为设计的关键问题 . 本文采用步 长搜索法进行优化设计 . () 1 设计变量 八杆内滑块机构的结构参数如图1所 示, 些这速由参数与滑块的位移, 度和加速度都有关, 于牓5 0 和牓根 据给定行程迭代求出 , 所以优化变量 为┨= 6
T [1,2,3,3 ,4,5,3,5]. 牓牓牓牓 牓牓犤 犤0 () 2 目标函数
图1 八杆内滑块机构
八杆压力机执行机构的设计准则: 工艺行程在阶段使速度 的最大波动量尽可能小; 压力机的拉使深深度尽可能大 ; 在前两个条件下 , 使拉深角尽可能 小. 拉深区的最大波动量目标函数为 牤( ) 3( 2 ┨-牤 ┨) ( 2( ) 3( ) 炖牤┨+牤 ┨) 2 拉深深度目标函数为 牤( ) 牄┨= 爣爧( =爳0( ) 犤( ) ┨) 犤┨-爳4 ┨式中 爳0( —— 曲柄转角 犤对应的位移 犤┨) 0 ( —— 曲柄转角 犤对应的位移 爳4 ┨) 犤4
八杆内滑块机构速度曲线的特征点如图2所 示. 图中速度曲线共有 4个极值点 牤, 2, 3, 4. 许1 牤牤牤一般为 1 ～2 用拉深速度 ( 8 0m炖 n 与牤点左侧的 mi) 2 速度曲线相交于 牤点, 对应的曲柄转角为 犤.犤 与0 0 4
收稿日期 :2 0 0 2 07 4 0 王晓丽 淮海工学院机械工程系 周天源 淮海工学院计算机科学系
助教 ,2 2 0 江苏省连云港市 205 助教
第1期 2
王晓丽 等:压力机八杆内滑块机构的优化设计
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牓ma —— 爜点到 爠点距离的最大值 爜爠x 犜x—— 滑块的最大压力角 ma 犺—— 滑块最大压力角的极限值 犜此外 , 还应对 设计变量的范围给予限定牓mi≤ 3 n 0 ≤牓 ≤牓 ≤牓≤牓ma ,1 n≤牓 1 x,牓 n≤牓 2 x,牓 n≤牓 3 0 3 x 牓0 mi 1 ma 2 mi 2 ma 3 mi 3 犤n≤犤≤犤 x. 5 mi 5 5 ma
≤4 牓≤5 犤牓x,4 n≤牓 牓x,5 n≤牓 牓x, 3 n≤ 犤≤ 犤x, 3 ma 牓mi 4 ma mi 5 ma mi 3 3 ma
实例数据分析
为了得到优化解一个可靠的估计区域, 一台以
图2 滑块速度 , 位移与曲柄转角的关系曲线
现有的压力机方案作为参考 . 其设计变量及其变化 范围为: 8 1 0mm≤ 牓≤ 2 0mm, 0 5 10 0mm≤ 牓≤ 1 2 16 0mm, 0 0 4 0mm≤ 牓≤ 7 0mm, 0 0 4 0mm≤ 牓≤3 3 0 ≤0 5 0mm≤牓 ≤8 0mm, 0 0 10 0mm≤牓 16 0mm, 0 4 5 11 0mm, 0 0 5 0mm ≤牓 ≤12 0mm, 0 0 8 0mm≤牓 ≤5 0 6 0 10 0mm≤ 牀8≤ 16 0mm, ≤牁≤0 0 13 0mm, 0 8 6 0mm( 8, 8 分别为机架烂爟 的长和高) 0≤ 0 ,° 牀牁滑0, 5 °3 7 °行 = 4 犤≤ 5 °1 0≤ 犤≤ 1 9, 程牎9 0mm, 块工5 作行程阶段的速度应小于0 3m炖, 力机工作行s压 程的区间为 7 °9 °逆时针为正 . 给定步长进行 0～1 0, 搜索, 得到 表1优 选方案. 从优化的过程和结果分当牄3 拉趋析, 牤= 0 0 8时 , 深深度的增加不大, 向于而当牤< 0 0 5时 , 深深度趋向于拉2 1mm. 8 5 牄

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