一种提升八连杆机械压力机的杆系装配精度的方法与流程

本发明涉及一种提升精度的方法，尤其涉及一种提升八连杆机械压力机的杆系装配精度的方法。

背景技术：

八连杆机械压力机可以完成拉延、冲裁、挤压和粉末成形等多种工艺，在航空航天、汽车制造、交通运输、冶金化工等等重要工业部门得到广泛应用。八连杆机械压力机因其良好的性能多用于拉延成形，可以满足工件质量好、材料消耗少和生产率高等要求。八连杆机械压力机的杆系机构必须满足特定的滑块行程、速度曲线和加速度曲线，因此必须要严格地控制杆系机构的装配精度。

技术实现要素：

为了提升八连杆机械压力机的杆系机构的装配精度，提出了一种提升八连杆机械压力机的杆系装配精度的方法，为了合理地提升装配精度提供了便利，属于一种针对八连杆机构机械压力机中对装配精度影响最大的变量进行优化，从而实现提升装配精度的方法。

本发明的解决方案是：一种提升八连杆机械压力机的杆系装配精度的方法，所述八连杆机械压力机的杆系中的八个杆之间的结构关系为：

第一杆的第一端铰接在第一支点o上；

第一杆的第二端与第二杆的第二端、第六杆的第二端，以及第七杆的第二端共同铰接形成结点a；

第六杆的第一端与第五杆的第一端铰接形成结点d；

第五杆的第二端与第四杆的第二端铰接形成结点c；

第四杆的第一端与第三杆的第一端共同铰接在第二支点o1上；

第三杆的第二端与第二杆的第一端铰接形成结点b；

第七杆的第一端与第八杆的第一端铰接形成结点e；

第八杆的第二端与所述八连杆机械压力机的滑块铰接形成结点f；

其中，处于第三杆与第四杆之间的夹角为固定夹角θ1，处于第六杆与第七杆之间的夹角为固定夹角θ2；第一杆是作为主动构件的曲柄，第八杆是用于驱动滑块直线移动的拉杆，第二杆、第三杆、第四杆、第五杆、第六杆和第七杆均为摇杆；

所述提升八连杆机械压力机的杆系装配精度的方法包括以下步骤：

步骤一，以第一支点o为坐标原点、在第一杆的转动平面内建立xoy坐标系，以沿着滑块的移动方向为y轴向、且y轴过滑块的中心点，过原点o且与y轴垂直建立x轴，第二支点o1的坐标为o1(x,y)，确定八连杆的12个杆系参数为12个变量：八个杆的长度、第二支点o1的横坐标x和纵坐标y、两个固定夹角θ1和θ2；

步骤二，确定八连杆的12个杆系参数为每次正交试验时的12个试验因素，试验因素在正交试验中所处的各种状态称之为因素水平，每个试验因素会依据目标试验条件确定选取几个因素水平；

步骤三，确定各个变量的一组数值并且将其分别赋值给12个杆系参数，获取此正交试验下的12个试验因素的因素水平，在后续的正交试验中按相同比例增加各个变量的数值并分别赋值给12个杆系参数，获取相应正交试验下的12个试验因素的因素水平；

步骤四，在每次正交试验中，获取滑块相对应的行程偏移量，并根据行所有程偏移量，利用极差分析法得出各个试验因素的极差，所述极差反映试验因素在试验给定范围内试验指标变化的幅度；

步骤五，对步骤四中的数据结果进行分析，极差越大，说明相对应的试验因素对试验指标的影响越大，将各个因素按极差从大到小依次进行排序。

作为上述方案的进一步改进，在步骤二中，令八个杆的长度依次为l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7、l8，确定正交试验的试验因素为八连杆的12个杆系参数：l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7、l8、x、y、θ1、θ2，用大写字母a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m表示，根据试验因素和相应因素水平制作正交表；所述正交表的第一列表征试验号，所述正交表的第一行表征a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m代表的12个试验因素，所示正交表中行列交错区域表征在相应列的试验号下，相应行的试验因素对应的因素水平；

在步骤三中，确定各个变量的一组数值并且将其分别赋值给l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7、l8、x、y、θ1和θ2，获取此正交试验下的12个试验因素的因素水平，在后续的正交试验中按相同比例增加各个变量的数值并分别赋值给相应正交试验中a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m代表的12个试验因素，获取相应正交试验下的12个试验因素的因素水平；

在步骤四中，在各个试验号中，分别获取滑块相对应的行程偏移量，对应相应的试验号增加到正交表中。

作为上述方案的进一步改进，在步骤五中，绘制各个因素水平和对应指标的趋势图，直观地反应试验因素对试验指标的影响规律和趋势。

作为上述方案的进一步改进，采用递增比例分别赋值给每个试验因素的因素水平。

进一步地，每个试验因素有三个因素水平，采用增加1％，2％，3％的比例，分别赋值给每个试验因素的因素水平。

本发明有益效果体现在：

1.提升八连杆机械压力机的杆系机构的装配精度；

2.利用正交试验法，由于正交表的正交性，正交试验的试验点必然均匀地分布在全面试验点之中，具有很强的代表性，能够尽可能少的减少试验次数，并能得出可靠的试验结果；

3.正交试验中，各个水平的选择按照变量尺寸等比例增加，考虑到杆件自身尺寸对提升杆件自身精度提升的影响。

附图说明

图1为本发明涉及的八连杆机械压力机的杆系中的八个杆之间的结构关系图。

图2为本发明12个试验因素的试验结果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的提升八连杆机械压力机的杆系装配精度的方法主要应用在八连杆机械压力机的杆系中，用于提升八连杆机械压力机的杆系装配精度。请参阅图1，八连杆机械压力机的杆系中的八个杆之间的结构关系如下：

第一杆1的第一端铰接在第一支点o上；

第一杆1的第二端与第二杆2的第二端、第六杆6的第二端，以及第七杆7的第二端共同铰接形成结点a；

第六杆6的第一端与第五杆5的第一端铰接形成结点d；

第五杆5的第二端与第四杆4的第二端铰接形成结点c；

第四杆4的第一端与第三杆3的第一端共同铰接在第二支点o1上；

第三杆3的第二端与第二杆2的第一端铰接形成结点b；

第七杆7的第一端与第八杆8的第一端铰接形成结点e；

第八杆8的第二端与所述八连杆机械压力机的滑块9铰接形成结点f；

其中，处于第三杆3与第四杆4之间的夹角为固定夹角θ1，处于第六杆6与第七杆7之间的夹角为固定夹角θ2；第一杆1是作为主动构件的曲柄，第八杆8是用于驱动滑块9直线移动的拉杆，第二杆2、第三杆3、第四杆4、第五杆5、第六杆6和第七杆7均为摇杆。

八连杆机构发展于二十世纪后期，因其诸多优点广泛应用于大量工业场合，其结构形式固定，提升杆系结构的装配精度也是一项重要任务。为了合理地提升八连杆机械压力机的杆系机构的装配精度，本发明的针对所述提升八连杆机械压力机提供相应的杆系装配精度的方法，其包括以下步骤：

步骤(1)，以第一支点o为坐标原点、在第一杆1的转动平面内建立xoy坐标系，以沿着滑块9的移动方向为y轴向、且y轴过滑块9的中心点，过原点o且与y轴垂直建立x轴，第二支点o1的坐标为o1(x,y)，确定八连杆的12个杆系参数为12个变量：八个杆的长度、第二支点o1的横坐标x和纵坐标y、两个固定夹角θ1和θ2；

步骤(2)，确定八连杆的12个杆系参数为每次正交试验时的12个试验因素，试验因素在正交试验中所处的各种状态称之为因素水平，每个试验因素会依据目标试验条件确定选取几个因素水平；

步骤(3)，确定各个变量的一组数值并且将其分别赋值给12个杆系参数，获取此正交试验下的12个试验因素的因素水平，在后续的正交试验中按相同比例增加各个变量的数值并分别赋值给12个杆系参数，获取相应正交试验下的12个试验因素的因素水平；

步骤(4)，在每次正交试验中，获取滑块9相对应的行程偏移量，并根据行所有程偏移量，利用极差分析法得出各个试验因素的极差，所述极差反映试验因素在试验给定范围内试验指标变化的幅度；

步骤(5)，对步骤(4)中的数据结果进行分析，极差越大，说明相对应的试验因素对试验指标的影响越大，将各个因素按极差从大到小依次进行排序。为了直观地反应试验因素对试验指标的影响规律和趋势，可绘制各个因素水平和对应指标的趋势图。通过步骤(5)得出对试验指标影响最大的因素，指出为了提升八连杆机械压力机杆系机构的装配精度，首先应该严格地控制该因素的精度。

为了更好的说明本发明带来的效果，在本实施例中，进行具体的举例。本实施例中，令：第一杆1、第二杆2、第三杆3、第四杆4、第五杆5、第六杆6、第七杆7和第八杆8的长度依次为l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7和l8，本实施例中提升精度的方法按如下步骤进行。

步骤1，以第一支点o为坐标原点、在第一杆1的转动平面内建立xoy坐标系，以沿着滑块9的移动方向为y轴向、且y轴过滑块9的中心点，过原点o且与y轴垂直建立x轴，第二支点o1的坐标为o1(x,y)，确定各个变量分别为：l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7、l8、x、y、θ1和θ2。

步骤2，正交试验的试验因素为八连杆12个杆系参数，分别为l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7、l8、x、y、θ1、θ2，用大写字母a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m表示。试验因素在试验中所处的各种状态称之为因素水平。每个试验因素会依据具体试验条件确定选取几个因素水平，用表示试验因素的字母加下标来表示。本次试验因素较多，每个因素设置三个因素水平，因而本次试验为12试验因素3因素水平的方式试验。因此选用l27(3¹³)等水平正交表。

步骤3.确定各个变量的一组数值并且将其分别赋值给l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7、l8、x、y、θ1和θ2，按相同比例增加各个变量的数值，采用增加1％，2％，3％的比例，分别赋值给正交试验中a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m各个水平。当然在其他实施例中，也可以采用递增比例分别赋值给每个试验因素的因素水平，在每个试验因素有三个因素水平，才采用增加1％，2％，3％的比例，分别赋值给每个试验因素的因素水平。

步骤4，获取各个试验号中滑块9的行程偏移量，添加到正交表的相应位置中。为了得出滑块9的行程偏移量，在l1杆旋转一周中，采取其中的1000个位置，来计算出滑块9行程的偏移量。利用极差分析法得出各个因素的极差，反映试验因素在试验给定范围内试验指标变化的幅度。

步骤5，对数据结果进行分析，极差越大，说明该因素对试验指标的影响越大，将各个因素按极差从大到小依次进行排序，并且绘制因素水平和指标趋势图，更直观地反应因素对试验指标的影响规律和趋势。得出对试验指标影响最大的因素，指出为了提升八连杆机械压力机杆系机构的装配精度，首先应该严格地控制该因素的精度。

例：设计行程s为1100mm，第一杆1保持为匀速转动，且转速ω＝14rpm。

步骤(1)：按本实施例中步骤1操作；

步骤(2)、按本实施中步骤2操作；采用如下表1的正交表：

表1

步骤3:其各个杆系参数的值如下l1＝265mm，l2＝1639mm，l3＝547mm，l4＝564mm，l5＝1606mm,l6＝878mm，l7＝927mm，l8＝1020mm，x＝1526mm，y＝552mm，θ1＝170.8°，θ2＝42.8°。a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l都有三个水平，其中a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k的每个水平分别以上述基准按比例依次向上递增1％，2％，3％。如a1＝267.65mm，a2＝270.3mm，a3＝272.95mm。其中k1＝172.508°，k2＝174.216°，k3＝175.924°，l1＝43.228°，l2＝43.656°，l3＝44.084°。

步骤4：为了得出滑块9偏移量，为了得出滑块9的行程偏移量，在l1杆旋转一周中，采取其中的1000个位置，来计算出滑块9行程的偏移量。得出相应的结果如表2所示。

表2

采用极差分析法，计算各个因素，不同水平的偏差值。

ia＝40.7358+27.0681+14.7835+42.9186+61.6267+18.7965+75.0026+3.8801+18.1609＝302.9728

iia＝25.0499+36.4400+29.5549+53.4823+30.9124+18.7378+15.7897+40.7623+13.9821＝264.7114

iiia＝43.0196+22.8389+2.3413+15.2665+11.9329+14.4856+54.2648+7.7733+11.2603＝183.1832

同理得出如表2所示的数据。

得到各因素三种水平数据之和后，仍需进一步分析实验结果，可通过计算出各列的极差进行。极差r是一组数据中最大值与最小值之差：r＝ymax-ymin,其作用为反映试验因素在试验给定范围内试验指标变化的幅度。r越大说明该因素对试验指标的影响越大，也就越重要。

各个因素的的极差分别为：

第一列(a因素)ra＝ia-iiia＝302.9728-183.1832＝119.7896

第二列(b因素)rb＝iib-iiib＝268.1593-240.8761＝27.2832

第三列(c因素)rc＝iic-ic＝287.6850-194.8065＝92.8785

第四列(d因素)rd＝iid-iiid＝262.0757-229.7734＝32.3023

第五列(e因素)re＝ie-iiie＝365.5298-142.1029＝223.4269

第六列(f因素)rf＝iiif-iif＝272.4065-214.9840＝57.4225

第七列(g因素)rg＝ig-iiig＝294.8589-188.6079＝106.251

第八列(h因素)rh＝iiih-ih＝296.2088-213.2409＝82.9679

第九列(i因素)ri＝iiii-ii＝320.5957-189.0351＝131.5606

第十列(j因素)rj＝iiij-ij＝328.2471-186.7645＝141.4826

第十一列(k因素)rk＝iik-iiik＝285.7653-208.4215＝77.3438

第十二列(l因素)rl＝il-iiil＝338.2535-198.7625＝139.491

每列极差的数值，表明该列所排因素选取水平变动对试验指标的影响程度大小。最后计算出每列i、ii、iii的总和，由于各列总和相等，所以总和可以用来校验计算中有无差错。至此将计算的i、ii、iii、r填入表2的相应位置上。

步骤5：试验结果的分析

①极差r越大，该因素对指标的影响程度也越大。第一列(e因素)的r最大，说明杆l5对滑块行程的影响最大；第十列(j因素)、十二列(l因素)次之。第二列(b因素)极差r最小，说明杆l2对滑块行程影响最小。

从上述各因素极差值分析得出，各因素对指标影响从主到次依次为：

e>j>l>i>a>g>c>h>k>f>d>b；

②绘制因素水平与指标趋势图

为了更直观地反应因素对试验指标的影响规律和趋势，以因素水平为横坐标，以试验指标偏差值为纵坐标，绘制因素与指标趋势图，如图2所示。

在上述分析的基础上，得到八连杆结构各杆系参数对滑块行程的影响程度大小。杆l5对滑块行程影响最大，为了保证连杆机构的中心距满足必要的装配精度，必须首先严格的控制杆l5的尺寸。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。