4.3 今后主要研究与开发的内容

4.3.1 多连杆杆系的优化

多连杆压力机的杆系优化是多连杆设计的关键内容之一，多连杆自问世以来制约其快速发展的原因之一就是之前的技术难以实现杆系优化这一庞杂的工作，此外优化时的目标函数的设定也还在探讨发展中。

设计方面的优化主要体现在原理误差的修正方面。从误差来源上来分，原理误差主要分为方案、理论和机构原理误差等。选择不同的方案所产生的误差称为方案误差；由于应用的理论不成熟或者采用近似理论（后者的可能性较大）所产生的误差称为理论误差；由于实际机构的平衡力的方程和理论方程有差别或者在计算时采取一些舍入法而产生的误差称为机构原理误差。

现有的针对上述误差的优化设计方法有很多，包括求解无约束优化问题的一维搜索法、坐标轮换法、Powell法、牛顿法和变尺度法等；有求解约束优化问题的随机方向搜索法、复合形法、优选法、可行方向法以及约束变尺度法等直接解法和罚函数法等间接解法。工程机械设计优化问题大多数是有约束非线性的复杂优化设计问题，最常用的优化设计方法是复合形法、优选法、罚函数法和约束变尺度法等。相关优化软件包括ADAMS、ANSYS、MATLAB等。在相关的优化设计过程中需要根据不同的工艺要求，选定不同的优化目标，比如说滑块行程运动曲线、工作行程时间占滑块全行程的比重、滑块工作行程内的能量消耗等。

目前国内外的很多高校很多专家也都在继续研究探讨中，在这个过程也取得了一批成果，发展了多种优化体系，但是多连杆系的优化理论和方法探讨并未结束，这也将是未来多连杆需要继续研究的重要内容之一。

4.3.2 中大型多连杆杆系的润滑优化

多连杆压力机的工作原理就是利用多杆系传动，多杆系运动的特点是传动节点多，因此多连杆压力机可靠工作的一项重要保证就是多杆系的各节点能够可靠正常的工作，而这很大程度上依赖于节点润滑状态的良好保证。

由于多连杆压力机运动过程中各杆系均在动态状态，如何在动态状态下为杆系各节点提供良好的润滑保证，这是在多连杆压力机的设计之初就要认真考虑的。同时由于压力机的载荷特点是短时工作瞬间冲击，这也给压力机的润滑保证提出了很高的要求，特别是对多连杆压力机而言，良好的润滑保障更显得尤为重要。

压力机的润滑是压力机设计研究的一项重要工作，在多连杆压力机上同样是如此，随着传动润滑方式从早期的浓油润滑，到现代广为采用的稀油润滑，现在一些产品上已逐步开始尝试油雾润滑、气雾润滑的方式，新的润滑方式的出现，也为多连杆压力机的可靠性保障增添了更多的支持。

4.3.3 中大型多连杆杆系的制造保障与精度保障

相比于普通压力机，多连杆机构压力机由于构件多、传动系统复杂，在对杆件进行加工和装配时，产生误差的可能性要大得多，怎样保证多连杆机构在工作过程中滑块的运动精度和位置精度，是设计人员在设计压力机时，需要攻破的一个关键课题。此外多连杆压力机的杆长误差也会直接影响多连杆压力机性能曲线的实现。

多连杆压力机的杆长误差主要体现在制造误差和运行误差两方面。

在机构构件的制造加工过程中，由于设备的加工精度等问题，不可避免地存在尺寸、形状等的误差，这些误差统称为制造误差。制造误差主要有形状误差、尺寸误差、偏心距误差、运动副的间隙误差和运动副轴线的偏斜误差。它们是引起机构误差的主要来源。

减少杆长误差，一般从加工和装配这两方面入手。在加工方面：对多连杆机构的关键件，譬如偏心轮、导柱，采用先进的加工设备和加工工艺，尽量提高各杆件的加工精度，尽量避免单根杆独立加工，尽可能的多根连杆一起加工，这样可以用来保证孔中心距，减少加工误差。在装配方面，一是采取面向设计的装配偏差控制，主要指的是多连杆机构装配过程与连杆设计进行并行一体化的设计，以并行的工程完成对连杆的设计，提高连杆的设计质量。将连杆制造偏差信息反馈给多连杆机构设计的初始阶段，通过设计的初始阶段，预设装配间隙，从而实现对装配过程中装配偏差的自动补偿。利用装配偏差定量评价的多连杆机构的装配设计，比较有利于连杆制造过程中的偏差控制。二是建立多连杆机构装配偏差分析控制系统。主要包括在对连杆的加工过程中，对夹具的优化和设计、对零部件加工时的误差自适应补偿及对多连杆机构装配的顺序进行优化设计。

机构在实际运行中，由于温度引起机构构件的变形、机构构件受力后的弹性变形、运动副的摩擦和磨损及机构在干扰力作用下产生的振动误差等称为运行误差。减小运行误差要从引起运行误差的根源做起，如提高杆系构件的刚性，提高运动副的强度尤其要提高压力机执行机构的运动副强度等，此外减小运动副的摩擦磨损，也有助于减小运行误差的影响。

除了以上介绍的三种误差之外，还有其他的误差也会对多连杆压力机的精度造成影响。这些误差主要包括：

1）相位误差。解决相位误差可以在工装上对已经啮合的齿轮进行对齿，校正啮合齿轮的接触情况，然后工装上检查四点的同步精度。

2）滑块与连杆结点偏差的影响。通过调整上横梁的定位精度及与滑块结点位置使其均匀平衡分布，从而用来消除滑块倾斜带来的滑块位移误差。

3）运动副间隙。运动副间隙误差的消除主要从以下两个方面着手，一是减小运动副之间的配合间隙，在保障运转使用正常的前提下，尽可能减小相对运动件间的工作间隙，也可采用一些性能优良稳定的材料做运动配合件；二是降低曲柄的运动速度（减少滑块的行程次数），可以有效地减小压力机的动态响应引入的误差。

4.3.4 大中型多连杆压力机高效节能的传动方式

压力机生产的高效、高利用率特点，使得锻压制造越来越得到人们的重视，未来的应用领域将更为广大，但是锻压生产的能耗一直是人们关注的一个焦点。锻压装备未来在向着智能化、精密化、柔性化方向发展的同时，低能耗、高环保也越来越得到重视。

实现多连杆压力机的高效节能效果，一种途径是通过设计优化方式，在设计阶段就充分考虑多连杆压力机的工作特点，运用已有的技术分析手段，合理设定目标函数，早年曾有专家就以电动机驱动功率最小化为目标而进行多连杆杆系优化的尝试，今后我们同样可以以包含电动机功率最小化为目标的多目标进行优化，以期取得既有良好的工艺曲线拟合性能，又能实现低能耗的复合优良性能的多连杆压力机。

实现多连杆压力机的高效节能效果的另一种途径是考虑材料运用和功能配套件的开发，例如可以考虑采用高强性能的材料制作杆系的构件，以新型复合材料制造杆系节点的运动轴套，这些领域还都有大量的课题需要研究，有大量的新技术和方案可以进行尝试。

近年来随着伺服压力机研究的深入，伺服驱动控制技术也同步有了很大的提升，这些技术同样也都可以为多连杆压力机所应用，例如大功率伺服驱动电动机的成熟化和产业化，同样可以应用在多连杆压力机上，那时伺服驱动与传动的高效、柔性、节能的优点也会被同步加载在多连杆压力机的身上。