4.3 今后主要研究與開發的內容

4.3.1 多連桿桿系的優化

多連桿壓力機的桿系優化是多連桿設計的關鍵內容之一，多連桿自問世以來制約其快速發展的原因之一就是之前的技術難以實現桿系優化這一龐雜的工作，此外優化時的目標函數的設定也還在探討發展中。

設計方面的優化主要體現在原理誤差的修正方面。從誤差來源上來分，原理誤差主要分為方案、理論和機構原理誤差等。選擇不同的方案所產生的誤差稱為方案誤差；由于應用的理論不成熟或者采用近似理論（后者的可能性較大）所產生的誤差稱為理論誤差；由于實際機構的平衡力的方程和理論方程有差別或者在計算時采取一些舍入法而產生的誤差稱為機構原理誤差。

現有的針對上述誤差的優化設計方法有很多，包括求解無約束優化問題的一維搜索法、坐標輪換法、Powell法、牛頓法和變尺度法等；有求解約束優化問題的隨機方向搜索法、復合形法、優選法、可行方向法以及約束變尺度法等直接解法和罰函數法等間接解法。工程機械設計優化問題大多數是有約束非線性的復雜優化設計問題，最常用的優化設計方法是復合形法、優選法、罰函數法和約束變尺度法等。相關優化軟件包括ADAMS、ANSYS、MATLAB等。在相關的優化設計過程中需要根據不同的工藝要求，選定不同的優化目標，比如說滑塊行程運動曲線、工作行程時間占滑塊全行程的比重、滑塊工作行程內的能量消耗等。

目前國內外的很多高校很多專家也都在繼續研究探討中，在這個過程也取得了一批成果，發展了多種優化體系，但是多連桿系的優化理論和方法探討并未結束，這也將是未來多連桿需要繼續研究的重要內容之一。

4.3.2 中大型多連桿桿系的潤滑優化

多連桿壓力機的工作原理就是利用多桿系傳動，多桿系運動的特點是傳動節點多，因此多連桿壓力機可靠工作的一項重要保證就是多桿系的各節點能夠可靠正常的工作，而這很大程度上依賴于節點潤滑狀態的良好保證。

由于多連桿壓力機運動過程中各桿系均在動態狀態，如何在動態狀態下為桿系各節點提供良好的潤滑保證，這是在多連桿壓力機的設計之初就要認真考慮的。同時由于壓力機的載荷特點是短時工作瞬間沖擊，這也給壓力機的潤滑保證提出了很高的要求，特別是對多連桿壓力機而言，良好的潤滑保障更顯得尤為重要。

壓力機的潤滑是壓力機設計研究的一項重要工作，在多連桿壓力機上同樣是如此，隨著傳動潤滑方式從早期的濃油潤滑，到現代廣為采用的稀油潤滑，現在一些產品上已逐步開始嘗試油霧潤滑、氣霧潤滑的方式，新的潤滑方式的出現，也為多連桿壓力機的可靠性保障增添了更多的支持。

4.3.3 中大型多連桿桿系的制造保障與精度保障

相比于普通壓力機，多連桿機構壓力機由于構件多、傳動系統復雜，在對桿件進行加工和裝配時，產生誤差的可能性要大得多，怎樣保證多連桿機構在工作過程中滑塊的運動精度和位置精度，是設計人員在設計壓力機時，需要攻破的一個關鍵課題。此外多連桿壓力機的桿長誤差也會直接影響多連桿壓力機性能曲線的實現。

多連桿壓力機的桿長誤差主要體現在制造誤差和運行誤差兩方面。

在機構構件的制造加工過程中，由于設備的加工精度等問題，不可避免地存在尺寸、形狀等的誤差，這些誤差統稱為制造誤差。制造誤差主要有形狀誤差、尺寸誤差、偏心距誤差、運動副的間隙誤差和運動副軸線的偏斜誤差。它們是引起機構誤差的主要來源。

減少桿長誤差，一般從加工和裝配這兩方面入手。在加工方面：對多連桿機構的關鍵件，譬如偏心輪、導柱，采用先進的加工設備和加工工藝，盡量提高各桿件的加工精度，盡量避免單根桿獨立加工，盡可能的多根連桿一起加工，這樣可以用來保證孔中心距，減少加工誤差。在裝配方面，一是采取面向設計的裝配偏差控制，主要指的是多連桿機構裝配過程與連桿設計進行并行一體化的設計，以并行的工程完成對連桿的設計，提高連桿的設計質量。將連桿制造偏差信息反饋給多連桿機構設計的初始階段，通過設計的初始階段，預設裝配間隙，從而實現對裝配過程中裝配偏差的自動補償。利用裝配偏差定量評價的多連桿機構的裝配設計，比較有利于連桿制造過程中的偏差控制。二是建立多連桿機構裝配偏差分析控制系統。主要包括在對連桿的加工過程中，對夾具的優化和設計、對零部件加工時的誤差自適應補償及對多連桿機構裝配的順序進行優化設計。

機構在實際運行中，由于溫度引起機構構件的變形、機構構件受力后的彈性變形、運動副的摩擦和磨損及機構在干擾力作用下產生的振動誤差等稱為運行誤差。減小運行誤差要從引起運行誤差的根源做起，如提高桿系構件的剛性，提高運動副的強度尤其要提高壓力機執行機構的運動副強度等，此外減小運動副的摩擦磨損，也有助于減小運行誤差的影響。

除了以上介紹的三種誤差之外，還有其他的誤差也會對多連桿壓力機的精度造成影響。這些誤差主要包括：

1）相位誤差。解決相位誤差可以在工裝上對已經嚙合的齒輪進行對齒，校正嚙合齒輪的接觸情況，然后工裝上檢查四點的同步精度。

2）滑塊與連桿結點偏差的影響。通過調整上橫梁的定位精度及與滑塊結點位置使其均勻平衡分布，從而用來消除滑塊傾斜帶來的滑塊位移誤差。

3）運動副間隙。運動副間隙誤差的消除主要從以下兩個方面著手，一是減小運動副之間的配合間隙，在保障運轉使用正常的前提下，盡可能減小相對運動件間的工作間隙，也可采用一些性能優良穩定的材料做運動配合件；二是降低曲柄的運動速度（減少滑塊的行程次數），可以有效地減小壓力機的動態響應引入的誤差。

4.3.4 大中型多連桿壓力機高效節能的傳動方式

壓力機生產的高效、高利用率特點，使得鍛壓制造越來越得到人們的重視，未來的應用領域將更為廣大，但是鍛壓生產的能耗一直是人們關注的一個焦點。鍛壓裝備未來在向著智能化、精密化、柔性化方向發展的同時，低能耗、高環保也越來越得到重視。

實現多連桿壓力機的高效節能效果，一種途徑是通過設計優化方式，在設計階段就充分考慮多連桿壓力機的工作特點，運用已有的技術分析手段，合理設定目標函數，早年曾有專家就以電動機驅動功率最小化為目標而進行多連桿桿系優化的嘗試，今后我們同樣可以以包含電動機功率最小化為目標的多目標進行優化，以期取得既有良好的工藝曲線擬合性能，又能實現低能耗的復合優良性能的多連桿壓力機。

實現多連桿壓力機的高效節能效果的另一種途徑是考慮材料運用和功能配套件的開發，例如可以考慮采用高強性能的材料制作桿系的構件，以新型復合材料制造桿系節點的運動軸套，這些領域還都有大量的課題需要研究，有大量的新技術和方案可以進行嘗試。

近年來隨著伺服壓力機研究的深入，伺服驅動控制技術也同步有了很大的提升，這些技術同樣也都可以為多連桿壓力機所應用，例如大功率伺服驅動電動機的成熟化和產業化，同樣可以應用在多連桿壓力機上，那時伺服驅動與傳動的高效、柔性、節能的優點也會被同步加載在多連桿壓力機的身上。