автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Разработка методов определения допустимых отклонений размеров элементов механизмов кривошипных прессов по выходным параметрам точности

На правах рукописи

ИВАНОВ Андрей Владимирович

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПУСТИМЫХ ОТКЛОНЕНИЯ РАЗМЕРОВ ЭЛЕМЕНТОВ МЕХАНИЗМОВ "КРИВОШИПНЫХ ПРЕССОВ ПО ВЫХОДНЬЫ ПАРАМЕТРАМ ТОЧНОСТИ

' Специальность 05.03.05 - Процессы и машины

обработки давлением

Автореферат диссертации на соискание ученой степени -кандидата технических наук

Москва - 1997

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете им. Н.Э.Баумана

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Головин А. А.

Официальные оппоненты: - Действительный член Академии проблем

качества, доктор технических наук, профессор Миропольский Ю.А..

кандидат .технических., наук, доцент Складчиков E.H..

Ведущее предприятие: AMO ЗИЛ. Защита диссертации состоится

"Ж *Сре£>рОЛЯ 1998 Г. на заседании диссертационного • Совета К С 3.15.13 в Московском государственном техническом университете им. Н. Баумана по адресу: 107005, г.Москва, Б-5, 2-я Бауманская ул., 5.

Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный ■ печатью, просим выслать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э.Баумана.

I

Автореферат разослан-• '■22" де.ка£ ря 1Э97 г. ! . Телефон для справок 267-09-63.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ /

диссертационного Совета ■/!__

к.т.н.. доцент / ■ Шубин И.Н.

Подписано в печатыо.^гОбъем 1.0.п.л. Заказ N 251 Тираж 100 экз(" Типография МГТУ им. Н.Э.Баумана

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. .'..Тенденциями— развития технологии-------

штамповки являются: усложнение технологических процессор, штамповка материалов с нетривиальными кинематическими к силовыми характеристиками, предъявление более жестких требований к качеству штампуемых изделий, в том числе повышение требований к точности обработки. Их реализация связана с поиском оптимальных соотношений между сложностью технологических, процессов, сложностью инструмента и сложностью кузнечно-штамповочного оборудования (КШО). Поиск такого оптимума базируется на выделении -групп технологических процессов. . реализация которых целесообразна на специальных ц специализированных кузнечно-штамповочных машинах. Наиболее распространенным классом исполнительных механизмов кривошипных прессов являются плоские рычажные механизмы. Для них, особенно для многозвенных, актуальными являются задачи позиционирования • исполнительного звена (ползуна с закрепленным на нем инструментом) и обеспечения заданного ресурса по 'ийносу элементов машины, в том числе кинематических, пар рычажного механизма.

Традиционный подход к задаче синтеза точности рычажных механизмов основан на рассмотрении обратной задачи точности, то есть на анализе функции ошибки исполнительных звеньев механизма при последовательном переборе возможных отклонений элементов механизма.„В этом случае обычно не учитывают отклонения, вызванные внешними воздействиями на механизм', возможный износ, кинематических пар, а назначение допусков во многом зависит от опыта, интуиции и удачливости разработчика.

Развитие вычислительной техники и численных, методов позволяет перейти к решению прямой, задачи точности, то есть к. однозначному определению. допустимых отклонений элементов механизмов (дашн звеньев и размеров кинематических пар) рычажных механизмов по выходным параметрам точности и с учетом..внешних, воздействий.

Применение в специальных и специализированных прессах многозвенных рычажных механизмов позволяет йредположить, что должна существовать связь, между сложностью структуры механизма и точностью механизма. Этот вопрос может быть решен сравнением допустимых отклонений элементов механизмов, назначаемых на основе прямого метода синтеза точности,

Создание конкурентоспособного . КШО на базе многозвенных

рцчгшшх исполнительных механизмов является актуальной проблемой, в-состав которой входят задачи обоснованного назначена допустимых отклонений элементов механизмов.с учетом их податливости, и. износа.

Таким образом. совершенствование методов определения допустимых отклонения элементов ' исполнительных, механизмов крщошипннх прессов и разработка формализма решения прямой задачи синтеза точности многозвенных плоских рычажных механизмов является актуальной задачей.

Цель исследования состоит в разработке методов определения допустимых отклонений элементов плоских, рычажных механизмов по заданным условиям позиционирования исполнительного звена на основе решения прямой задачи синтеза точности и приложении этих методов к теории и практике определения допусков на длийы звеньев и размеры кинематических пар механизмов кривошипных прессов по выходным параметрам точности с учетом податливости механической, системы.под действием приложенных внешних воздействий и заданной величины износа элементов механизма.

Поставленная' «ель достигается:

- решением прямой • задачи синтеза точности,. позволяющей определять допустимые отклонения длин звеньев и размеры кинематических пар плоских рычажных механизмов по выходным параметрам точности с учетом внешних, воздействий, и величины износа их элементов;

- определением оптимального числа точек • позиционирования ползунов кривошипных прессов при условии достижения наиболее свободных допустимых отклонений элементов механизма при заданных выходных параметрах точности; :

- оценкой значимости д. взаимного влияния ' допустимых отклонений длин 'звеньев механизмов на выходные параметры точности позиционирования инструмента; .

, - пересчетом . определенных допустимых отклонений. размеров ййнеименных элементов различных кинематических цепей механизмов тяжелых кривошипных.' вытяжных, прессов, в стандартный, допуск.

.. ' Методы исследования базируются на основных теоремах механики, ; методах линейной алгебры, результатах силового, точностного, геометрического и кинематического анализа .операций холодное и горячей штамповки, -математическом, аппарате анализа плоских рычажных .механизмов.

о

Научную новизну и ценность составляет: - ~ ~ "

- методика подготовки и ргашзыия прямой задачи то'шасчи позиционирования многозвенных плоских рычажных. механизмов и ее расширение на задачи позиционирования мехпиикмсв гркпсштмх вытяжных прессов различной сложности с сшшьтрилш.'ми плоскопараллельными цепями;

- подход к оценке значимости и взаимного влияния дону •* ним.-, отклонений длин звеньев механизмов крцвсдшшшх прессой на выходные параметры точности позиционирования инструмента:

па ссцоье . анализе • сряяя- котлу доиуьлшыми ш-к ц/>ч«*т<?ч!* •злсментов механизма и выбором положений позиционирования предложен подход определения оптимального числа точек позиционирования при условии достижения наиболее свободных допустимых отклонений элементов механизма при. заданных выходных параметрах точности;

- обнаружен эффект зависимости между структурой механизма и необходимой точностью изготовления, era элементов.

Практическая ценность и реализация результатов работы:

- на основе разработанной методики ргссштя прмшл! .т>,-ч>:« точности плоских рычажных механизмов найдены допустимы*; опуюн» чи.ч размеров элементов исполнительных механизмов кцшоишшнх r.UTi»y>«;> прессов различной сложности с симметричными пдоскопарамсиьььч»! цепями. Учтена не только структура и геометрия механизмов, но к нагрузка и^ ресурс по износу кинематических пар;

-■ созданы предпосылки для обоснованного назначения допусков на элементы исполнительных механизмов вытяжных прессов с ш-ун.ь повышения качества КПК) и точности штампуемых изделий;

- предложен прием пересчета допустимых отклонений элементов кривошипных вытяжных прессов н стандартное поле допуска.

Методика решения прямой задачи точности и результаты pa'.-eiu приняты для практического использования ОГК по прессостроению AMO ЗИЛ, а также для подготовки студентов специальности "Машины и технология обработки давлением" МГТУ.

Апробация работы. • основное содержание работы, а также г-г. отдельные положения доложены и обсуждались:

- на научно-технической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов "Студенческая научная весна МГТУ-94". Работа отмечена (грантом СНТО им.Н.Е.Кукобоко1ч» (г.'Москва,- 1994 г.); 1

- на конференции "Союза Кузнецов" (г.Москва, 1995 г.);

- на кафедре "Теория машин и механизмов" МГТУ (г.Москва, 1996г., 1997г.);

- на кафедре "Металлургические машины и агрегаты" МГТУ (г.Москва. 1997г.);

Публикации. По материалам диссертационной работу опубликовано 3 печатных работы.

Структура и объем цаботы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов по работе, прилокения. Изложена на 179 страницах машинописного текста, содержит 65 рисунков, 8 таблиц, список литературы из 155 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТА

Во введении обоснована научная и практическая актуальность работы, ее цель, научная новизна, приведены основные положения. .выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрена связь между качеством штампуемых изделий и структурой и .геометрией, исполнительных механизмов прессов для различных 'технологий ' ОМД. Показало, что одним из основных факторов, • существенно влияющим на точность позиционирования исполнительных., звеньев механизмов прессов являются точностные' параметры исполнительного механизма -отклонения размеров. длин звеньев, зазоры в кинематических парах, их износ, деформации элементов механизма.

Специализированные прессы для листовой штамповки -. одна из наиболее перспективных областей применения многозвенных исполнительных механизмов с нетривиальными функциональными свойствами. В качеств?- исполнительных механизмовпривода прижимного (МППП) и вытяжного ползуна (МПВП) применяются рычажные механизмы разной степени сложности структуры. Это позволяет предположить, что существует. связь - между сложностью структуры механизма и точностью механизма. Данное обстоятельство в • литературе не рассматривалось.

Вопросы точности изготовления штамповалных изделий рассмотрены в'работах А.Г.Овчинникова, Л.И.Живова, А.Ф.Нистратова. Е.А.Попова, В.П.Романовского, М.'В. Сторожева, Н.П.Каткова. В.И.Попова. В.Н.Шу8алова. И.И.Малева и-др.

Вопросы проектирования • механизмов кривошипных прессов

рассмотрены в работах Л.И.Живова, В.А.Бочарова, R. И. Власова,.. А.Ф.Нистратова, Г. Н. Ровинекого. Е. Н. Ланского, В. И. Ьалаганского,

A. И. Зимина, М. В. Сторожева, Ю.А.Бочарова, Г. А. Навроцкого. Л.В.Сафонова, С. Л. Абдраимова. А. Н. Банкетова, А.Л.Игнатова,

B. И.Свистунова, Б.Д.Плова и др.

Вопросы точности кривошипных. прессов исследованы в ограниченном числе работ, среди которых следует отметить работы И. [¡.Каткова, Е. Н. Ланского, ». А.Миропольского, в. И.Балаганского, Е. II. Складчикова, А.-А. Мезенцева, Н.И.Титарснко.

В ИХ úCriuBt: ЛйЖИ'Г трч-дщиишюе рассмотрение обратной задачи точности, основанной на анализе функции ошибки положения исполнительных звеньев механизма • при последовательном переборе возможных отклонений элементов механизма. Однако задача определения комплексного влияния случайных факторов (омибпк изготовления и особелностеП функционирования системы) в многозвенных исполнительных механизмах на точность перемещения ползунов полностью не решена. Сложность структуры плоских рыча»: ■ них механизмов moa- ■ но оценивать видом эквивалентного еЯ графа (Л. Т. Дворников. З.Е. Пейсах, В.Г.Хонченко). Нами предлагается следующая укрупненная классификация слож-

е>

Рцс.1. Структурная схема ! .(а) и ее граф (б).

пресса ЗИЛ-4335

ности рычажных механизмов. На рис.1.а показана структурная схема МППЛ и МПВП ЗИЛ-4336, образованного пос-едовательным присоединением четырехвекторных контуров, на рис. 1.6 - ее граф (3 = (V, Е). Вершинами графа V являются звенья механизма, а ребрами Е -кинематические пары. Таге как маршрут- данного графа состоит из простых циклов и не является цепью то механизм является структурно-простым. На пис.2:а показана схема МППП ЗИЛ-4588, со; держащего трехпо-| водковую структур-| ную группу, на | рис.2, б - ее граф. !, Маршрут графа не * является цепью и имеет вложенный цикл. Такой механизм назовем структурно-сложным.

Как вытяжные, ,рк и прижимные •ползуны четырехкри-вошипных прессов имеют четырехточечную схему подвеса, а механизм их привода составлен йз четырех одинаковых кривошипных механизмов,' расположенных симметрично в двух взаимноперпен-дикулярных '..вертикальных плоскостях.

'.'.;-' '• ■ Такой подход принят, £ частности. . в работах В.И.Балаганского. Это позволяет перейти от реальной пространственной схемы, к плоской двухкривошншой. Естественным его расширением ,гфи рассмотрении вопросов точности является дальнейший- переход от двухкривошипной схемы к .двум однокривошицным (рис.3) и пересчет выходных параметров точности.

б)

Рис;.?. Структурная схема МППП пресса ЗИЛ-4588 (а) и ее граф (б). : ' . : ' :

записанных в ГОСТ, в приведенные отклонения плунжеров подвески левой и правой стороны пресса. - ------- ~ _

- - - Вторая" глава посвящена анализу существующих методог. исследования Функций ошибки плоских рычажных механизмов и

Левая сторона пресса

Правая сторона пресса

Рис.3. Принцип приведения плоскопараллельной схемы механизма к "плоской (четырехточечной схемы подвеса ползунах двухточечной).

современному состоянию проблемы решения прямой задачи точности плоских рычажных.механизмов и механизмов прессов.

Теоретические основы учения о точности функционирования механизмов рассмотрены в.работах отечественных и зарубежных ученых -А.П.Иванова,' II. Г. БруевиЗа, В.И. Сергееоа, А.Е. Кобринского, Б. Г. Доступова, М. И. Коченова. Е. А. Правоторовой, ¡0. Д. Первицкого,

Taguchí, Chakraborty J.. Chase K.W., Cheng II, Gupta К.С.. Cleghorn W.I., Craig J.J., DhandeS.G.. Lakshmlnarayra К., Mallik А. К.. Shan S. Û.. Sang S., Sutherland G. II.. Yin Z.W.. Yoshlhlro A., Yufeng-Long и др.

Существует два подхода к решению задач позиционирования в теории точности и общей теории механизмов: анализ точности действия существующих систем по заданным отклонениям размеров элементов и синтез (проектирование) систем удовлетворяющих заданным нормам отклонений движения выходных звеньев. В основе всех методов лежит принцип независимости действия первичных ошибок, предложенный Н.Г. Бруевичем.

В литературе достаточно полно рассмотрен вопрос решения обратной задачи точности:- по заданным допустимым отклонениям размеров элементов механизма (первичные ошибки) определяется ошибка положения ведомого звена (вторичные ошибки). Такой подход использован в работах В.И.Сергеева, . А.Е.Кобринского, Б. Г. Доступова, Chakraborty J.,. Chaaa K.W., Cheng H., Cleghorn W. I., Craig J. J., Dhonde S.G., LaLshmlnarayna K., Mallik Sutherland G.H., Yin Z.W., Yoshlhlro A., и др. д

Работа, посвященные прямому методу расчета точности прессов и месту этого расчета в . процессе конструкторской подготовки, достаточно редки (Е.Н.Ланской, Ю. А. Миропольский. А.А.Боков и,др. ).

Традиционное решение прямой задачи синтеза точности .осуществляется через обратную задачу, т.е. определение допустимых отклонений элементов механизма основывается на последовательном переборе парциальных возможных отклонений с последующей коррекцией принятых отклонений по результатам вычисления функции ошибки.

.Анализ литературы последних лет (А.А.Головин. ' А.А.Боков, Angeles J., Chase К.W., Cheng H., Gupta К.С.. Cleghorn'W.I., Craig J.J., ShanS.Q.. SongS.. Yin Z.W.. Yoshlhlro A., Yufeng-Long) показывает, что наметились пути решения прямой и обратной задачи ''Г:-.Ч;юсти в плане комплексного анализа вторичных и первичных . ошибок. В них определение допустимых отклонений основано на формировании матрицы Якоби при составлении функции ошибки положения (сравнение замкнутых векторных контуров идеальной и реальной кинематических.цепей механизма (рис.4). В работах Angeies J.. Craig J.J., Shan S.O.. SongS., Yin Z.VL, Yoshlhlro A.. Yufeng-Long в принципе нз рассматривает .я задача синтеза, точности,

а дается направление поиска исполнительного _звена • допустимых

- Контур luoflj-Nero мехян|'з>'.а

---- Контур реального механизма

Рис.4. Контуры реального и идеального четнрехзвешюго механизма.

оптимальных- по.., ...точности отклонений. В работах А. А. Головина. Chase K.W.. CfcPTig П..

G.jpta к.е., CLag-

horn I. предложена приищишальмо новое направление исследований в области решения г;рп МОГ; задачи точности. но не исследо-v ваш основы построения систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) и численные методы их решения, что в одних случаях не сказывалось на конечном результате, а в других приводило к oiB! бочным результа -•гам.

Анализ

су-

ществующих работ по теории точности плоских рычажных механизмов, состояние современной вычислительной техники и численных методов анализа алгебраических систем, показал, что наиболее перспективным направлением развития методов назначения допусков с учетом внешних воздействий и условий эксплуатации является развитие методов решения прямой задачи, позволяющей уже на стадии проектирования зместо традиционного перебора возможных вариантов отклонений, получаемых при решении-обратной задачи, сводить ее к однозначному решению или существенно ограниченному числу возможных решений.

В третьей_главе рассмотрен основы прямого метода синтеза

точности одно- и многоконтурных плоских рычажных механизмов. Формализм реакция задачи отработан на примере позиционирования ютырехзвешшх механизмов - шарнирного четцрехзвеннгка и

криЕошипно-ползунного механизма. ■

Положение механизма на плоскости описывается векторным уравнением:

I = I = X I li = 0, (1)

к к t

где j = 1,.,К - номер независимого контура механизма; i = 1...t - номер звена контура.

Обозначим: Aqi = Дi V в] - первичные и вторичные ошибки звена -■линейное и угловое отклонение параметров и <pi соответственно. Первичные и вторичные овдбй могут включать в себя не только погрешности изготовления элементов механизма, но и величины износа и результаты иных воздействий, например погрешности сборки.

Ограничивая разложение уравнения (1) " в ряд Иаклорена линейными членами, получаем матричную форму записи вектор-функции овябки-относительно первичных и вторичных ошибок

loes <?! -lj sin <pi I |Д(| (2)

¡Sin lp! li COS ipi 1 I8i|. «

Система (2) дополняется соотношением

I 6i = О, (3)

и v уравнениями,

= ÍAt-t-slnC<Pi - <¡>i-i) + Afi-sinOpi - <pt*t))/li. (4)

связывающими угловые отклонения подвижных звеньев с, линейными отклонениями, где v - количество подвижных звеньев механизма.

Таким образом. . для единичного контура механизма вектор-функция ошибки сводится к системе из 3 линейных алгебраических уравнений с вещественными коэффициентами, относительно искомых и 6¡ отклонений

t Ас 1-1 1с 1т = Ь. (5)

где Ас - патрица коэффициентов перед искомыми параметрами» не зависящих от положений позиционирования; ic ■ - вектор искомых параметров. ■

Принимаем, что • '

¿1 = ЛУ1 + Ли + Даь 9! = еу1 + в] 1 + 9,51.. (б) .'

. Здесь индексы у, -I, й обозначают соответственно составляющие от внешних воздействий на 1 - ый элемент механизма, отклонений от неточностей изготовления и. зазоров й кинематических парах.

Величины Ду, и 9У1 могут задаваться, исходя из условий прочности, жесткости звеньев и пар. известных нагрузках, размерах звеньев и пар, их сечений. Величины Ац и 6ц, Да 1 и вЛ1 назначаются конструктором в зависимости от конструкции и назначения машины. Перечисленные составляющие возмущений Д1 и 91 ' могут, выступать в качестве неизвестных - искомых параметров.

. Тогда система (5) преобразуется к виду

I ААс М хт; зсс 1т = ь. (7)"

Вектор Ъ систем (5) и (7) .составляется из заданных в положениях, позиционирования параметров. ■ вычисляемых или назначаемых по каким-либо соображениям. Вектор х„ составляется из., искомых параметров. ■ зависящих от положений, позиционирования механизма. Вектор- хс.состоит из искомых параметров, не зависящих

от положений позиционирования. .....

Разработанная методика решения прямой задачи проверена на задачах синтеза точности четнрехшарнирного и кри^ошкпно-ползунного механизмов. Рассмотрены особенности • позиционирования поступательных пар. Решены частные задачи синтеза точности длин звеньев, зазоров в кинематических парах без учета и с учетом податливости элементов механизмов, а так же общий случай. Характерным для СЛАУ, описывающих функцию оиибки рычажных механизмов, является высокая вероятность плохой обусловленности .системы. Для преодоления сложностей,1 связанных с этим, выбраны и встроены В' формализм задачи • синтеза точности вычислительные процедуры приведения плохо обусловленных СЛАУ к хорошо обусловленным. ■ ■■ • ■ . -

Проведен анализ связи ■ между допустимыми отклонениями элементов механизма КИЮ и выбором положений позиционирования, на основании, чего предложена методика определения оптимального числа точек позиционирования при уЛЮВии достижения наиболее свободных допустимых отклонений элементов мехшизма ■ при заданных выходных параметрах то'таста.'

Показано влияние технологической нагрузки на позиционирование механизмов и определено, что унот ' внешних воздействий .меняет допустимые отклонения длин звеньев и размеры кинематических пар.

Предложен подход к оценке значимости и взаимного влияния допустимых отклонений длин звеньев механизмов на выходные параметры точности позиционирования инструмента прессов. Данный подход может быть использован при разработке рекомендаций г, наладке прессов, а при конструировании - для выбора регулируемых элементов механизма.

Четвертая глава посвящена синтезу точности многозвенных механизмов-тяжелых вытяжных" прессов двойного действия ЗКЛ-4336 (рис.1) и ЗИЛ-4588 (рис.2). Решено три задачи точности с учетом и без учета внешних воздействий на механизм: 1) определение допустимых отклонений длин звеньев; 2) определение зазоров в кинематических парах; 3) общая задача - определение .допустимых отклонений длин звеньев, размеров кинематических пар. Каждая задача решена относительно 2-х. 3-х, 5-и и 8-и положений позиционирования. На рис. 5а показана блочная форма основной .матрицы Якоби размерности (18*18) для одного положения позиционирования пресса ЗИЛ-4336. Общая система уравнений имеет размерность от (18*36) при 2 положениях позиционирования (э = 2)

*

Рис.5. Блочный вид основной матрицы СЛАУ, составленной для позиционирования прг-сов ЗИЛ-4336 и, ЗИЛ-4588.

до (18«144) при з =-8. На рис.5б блочная форма основной матрицы

Якоби размерности (15*15) для одного положения • позиционирования . пресса ЗИЛ-4588,- Общая- -система "уравнений "Т'меет размерность от (15*30) при з = 2 до (15*120) при з = 8.

Анализ полученных результатов показал применимость прямого метода синтеза точности для решения задач позиционирования механизмов любой степени сложности. Определено достаточное число положений позиционирования для обеспечения выходных параметров точности. Показано. что допустимые отшюнешш элементов многозвенных рычажных механизмы сложной структуры по сравнению с механизмами образованными последовательным гтрисссд::нс;!::е:.: четырехвекторшк контуров, могут-'быть более свободшгж. Это позволяет говорить о перспективности применения структурно-сложных, механизмов для прессов с нетривиальными функциональными требованиями.

В пятой- главе рассмотрена методика пересчета определенных допустимых, отклонений элементов механизма правой, и левой сторон . пресса в стандартное поле допуска.

Рассчитанные допустимые отклонения на длины звеньев мехпизмов исследуемых, прессов пересчитаны в общее для обеих цепей стандартное поле допуска. Расчет проводился как с учетом внешних воздействий. так и без учета нагрузки. Проведено сравнение полученных результатов с допусками на длины звеньев существующих прессов (рис.6). Нумеращ I звеньев соответствует рис.1 и рис.2. Показано, что для рассмотренных схем учет внешних воздействий позволяет делать допуски на элементы механизмов менее жесткими. На производстве заданные выходные параметры точности исполнительного звена пресса обеспечивают за счет ужесточения допуска на кривошип (рис.6). Это приводит к тому,; что заданные нормы точности могут не выдерживаться по всему ходу ползуна. Предлагаемый подход, при том же числе положений позиционирования, позволяет выдержать'заданные параметры позиционирования.

При заданных выходных параметрах точности для многозвенных механизмов сложной структуры допуск на длины звеньев свободнее, чем. у механизмов, образованных последовательным присоединением простейших (четырехвекторных) механизмов.

В приложении приведены результаты синтеза точности исполнительных механизмов прессов ЗИЛ-4531, ЗИЛ-1186, КА-7040 и направляющего механизма, акт о внедрении методики и результатов

расчета на АМО ЗИЛ.

ЗИЛ-ЧЗЗб

14 квпаитп Пзтосгньп с гаом «татя

Ы РЯРСПЫП БЕЗ УЕГП НПГРУЖО+1Я . СТШЕСТВУОШИЯ, БЕЗ УЧЕТА НПГТУЖЕ№1Я

2 3 4 5 6

ЗИА-Ч588

КИЩ

9 1°н&>&«'

1 2 8.4 8у 4 5 6 10 И

Рис.6. Сравнение квалитетов допусков на

механизмов прессов ЗИЛ-4336 и ЗИЛ-4588.

длины звеньев

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

1. Перспективность применения многозвенных механизмов в специализированных кривошипных прессах связана с. определенными требованиями к' точности . позиционирования их исполнительных звеньев, • технологичности изготовления, сборки и эксплуатации системы. Эти требования в значительной мере определяются точностными параметрами элементов исполнительного механизма пресса, технологическими ошибками и условиями эксплуатации (характером нагружения и эксплуатационным износом).

2. В настоящее время допуски на элементы механизмов прессов

определяются исходя из опыта и интуиции конструктора, или на основе анализа функции положения исполнительных звеньев механизма при последовательном переборе возможных отклонений элементов механизма (обратная задача точности). Этот подход характеризуется практически необозримым ,полем перебора варилн ов и существенно затрудняет на стадии проектирования учет износа кинематических пар и деформаций элементов механизма, связанных с технологическими нагрузками. Задача сертификации и наладки прессового оборудования по выходным параметрам точности, а также управление точностью системы, в, процессе эксплуатации при таких подходах становится трудноразрешимой. .

3. Предложено определять допуски' на элементы кехаппемгв, прессов на основе решения прямой задачи точности, что, в принципе, позволяет учитывать все вышеуказанные факторы, и обосновывать• перспективность или нерациональность применения тех или иных конкурирующих технических. решений.

4. Разработана методика решения прямой- задачи синтеза точности плоских, рычажных механизмов произвольной сложности по выхе ,ным параметрам точности исполнительных - звеньев •с учетом возможных отклонений . размеров длин звеньев,.. кинематических пар., износа и внешних воздействий. Приемлемость метода проверена на задачах синтеза точности четырехшэрнирного и кривошипно-ползунного механизмов.

5. Дано обоснование методики определения оптимального числа точек позиционирования при условии достижения наиболее свободных допустимых отклонений элементов механизма при заданных выходных параметрах точности, что позволяет предложить ее в перспективе как основу при разработке норм сертификации и наладки.

6. Сформулированы принципы оценки значимости и взаимного влияния допустимых отклонений длин звеньев механизмов на выходные параметры точности позиционирования инструмента, что может сыть б перспективе использовано при разработке рекомендаций по наладке прессов и назначении . при конструировании регулируемых элементов механизма. ■ '

7. На примере позиционирования вытяжных прессов двойного действия ЗИЛ-4336 и ЗИЛ-4588 впервые показано, что многозвенные рычажные механизмы прессов сложной структуры (ЗИЛ-4588) позволяют, по сравнению с механизмами образованными последовательным

присоединением четырехвекторных контуров (ЗИЛ-4336), гтзначать более свободные допуски на элементы, что говорит о перспективности применения механизмов сложной структуры в специальных машинах КШО. Показано, что при одних и тех же параметрах точности позиционирования исполнительного звена у механизма ЗИЛ-4588 имеется только 2 звена с жесткими допусками, а у механизма ЗИЛ-4336 - 6.

8. Предложена и обоснована методика пересчета допустимых отклонений элементов в стандартное поле допуска на одноименные элементы -различных кинематических цепей многозвенных рычажных механизмов вытяжных прессов. Рассчитанные допуски на элементы механизмов вытяжных прессов сопоставлены с допусками на элементы существующих прессов. На практике, для обеспечения заданных параметров позиционирования ползунов записанных в ГОСТ, допуск на кривошип принимают равным в пределах 3-4 квалитета. Однако на основе расчетов показано, что в многозвенных рычажных механизмах для обеспечения выходных параметров точности допуск на кривошип не является определяющим, и отклонения" его размера достаточно выполнить в пределах 5-7 квалитета. ■

9. Разработанные методики, программы и результаты расчета приняты ОГК по прессостроению AMO ЗИЛ.

Основное содержание диссертации отражено в работах:

1. Головин A.A.. Боков A.A.. Иванов A.B. Вопросы синтеза точности механизмов вытяжных прессов //КШП. -1997. -и.5. -С.22-28.

2. Головин А. А.. Иванов А. В.' Определение допустимых отклонений, длин звеньев исполнительных механизмов кривошипных прессов по условиям позиционирования инструмента //К1Ш. -1995. -N. И. -С. 21-26. •

3. Головин A.A..,. Иванов A.B. Оптимизационный синтез циклограмм кузнечных машин с несколькими исполнительными органами //КШП. -1997. -N.1. -С. 27-31. ■