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摩擦离合器是在机械设计中用于轴与轴连接，使它们一起回转并传递转矩的重要件，它具有接合平稳、冲击和振动较小等优点。其重要组成部分——摩擦片大多根据使用场合的不同而被设计成各种不同式样，但由于工作条件恶劣，磨损严重，因此需要量大。目前，有许多小型企业瞄准了这个市场，但由于设备条件的限制，在生产工艺中须采取一些措施才能快速、经济地制造出来，以下通过实例加以说明。 工艺分析
' i) t1 w2 w4 U4 v; o' @ 在我公司对外承揽的技术业务中，有图1所示外形如垫片，中部需成形四个凸台的摩擦片。采用2.5mm厚45钢板经热处理45〜52HRC而成，生产批量较大。
: V, _( s1 Q& \1 B' ?图1 这是一个冲裁及成形复合件，由于生产批量较大，根据零件结构宜采用冲裁及成形复合模。依据冲裁力计算公式： & `! y( X* E& g7 f7 v% A
) ]+ H- I, t! tP = KLtτ
+ N7 h0 F* r; t; a5 C ]; B
) M0 O5 e( C% n& a, X0 j6 P4 {式中 τ——抗剪强度，取500N/mm2 , S" }( R/ t8 }1 M% [; D
L——冲裁件的周长，mm
5 b) q% Y$ W) x; u+ |4 S- p) kt——材料厚度，mm 6 W0 k$ B% J9 x R2 G5 S
K——安全系数，取1.3 & ^2 t' N, ?% a- U3 x
6 [5 Q, L' p: j0 [& z2 E3 i+ {! J0 Y代入零件相关数据，可计算出： ; W* E: G; s* d% m
' P, t7 f) n f5 [摩擦片冲裁力P=1.3×3.14×(80+20)×2.5×500=510kN 2 ~; x+ Y/ F% ?9 A! V
7 g% O1 C. ^% D) i# h3 T8 x. A6 B依据冲孔、落料卸料力经验公式：P卸 = K卸P 5 F7 f7 x$ F# ^' |
- h& T+ }0 t" @% h( j) [- ~
式中
/ c# }6 o$ P! t! l4 z7 iK卸—— 为卸料力系数，取0.06
! e1 @( O3 r+ k/ j+ K% J( F& MP —— 冲孔、落料总冲裁力，N
& U8 P+ a" _& o( E" d$ w
' }9 V6 z1 ~, \. m3 H0 h& E代入零件相关数据，可计算出：
/ r" y9 {3 g l! F
8 n# n: T* b# I( q摩擦片卸料力P卸=0.06×510=30.6kN
. N/ y0 d) z% c1 y( p5 V! v" A8 \6 j6 J, x" I* |6 U6 C
依据成形力计算公式： ! c4 C8 Y( N0 l$ s
# U7 l/ Q& T7 pP = KLtσb
, N6 I, l! Z- p
- H! V! H1 h4 ^2 P: ~4 B6 m! l其中 σb——材料抗拉强度，取 65kg/mm2 8 E9 W. o: f3 D; \, j. O
L——成形部分的周长，mm 0 U2 s' v) Z) X6 a: b1 G3 e* ~
t——料厚，mm
9 T4 Y+ \( e r; x5 ~- ~: N+ }K——为成形系数，取0.8
3 n1 `/ H) ~, B( d* g! q
0 h& V' N6 `0 F, v1 k3 ^代入零件相关数据，可计算出： 4 z4 {7 u% k2 t3 Z, |5 ]
- k, f$ \, J0 N8 I, N4 V/ g1 Y
摩擦片成形力P成=0.8×2.5×(10×2+12×2) ×4×65=229kN
$ [5 O2 j* I/ a5 S, s9 }7 P/ {
- G3 D! m$ P( T* b9 L9 a! L& o% D* _故摩擦片冲孔、落料、成形复合力为：510+30.6+229=770kN，自然须选择770kN以上的压力机。
! {5 K8 c2 X" Z3 ]* d" N8 L
. ]8 ~' {1 e) s$ j$ [5 J根据对方生产设备仅能选用JC23－40开式双柱可倾压力机，要想实行冲孔、落料、成形复合，冲压力明显不足，如将复合工序调整为分步实施的单工序，又必将使生产效率降低、成本上升。
! N/ W$ n* Q2 K* `. Y& [3 u4 W( g8 r. {1 [' x+ L' j1 o8 g
依据零件结构，其成形高度1.5mm小于料厚t=2.5mm，因此凸台成形仅依靠材料自身延伸性能及料厚变化便可达到；又由于凸台与零件内外形边缘距离均大于(3〜3.5)t＝(7.5〜8.75)mm，故不会引起边缘材料往内收缩，造成成形缺陷。 & X# N% u1 j" L/ G0 S3 F; C5 _$ c
2 s' f0 D8 |. E; Y- G上述分析表明：四个凸台仅仅发生局部成形。零件落料、冲孔、成形复合过程中，凸台的成形没有必要的先后顺序。 H0 z: {6 x# ]* {
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模具设计 . s: ^. }4 n4 Y* r6 h3 W$ L8 K
$ y) D' l$ r& M+ i2 n& j! H! ~5 T
根据零件成形的特点及选用的JC23－40压力机具有打料横杆结构，设计了图2所示模具。. N8 X5 v9 u5 J" @
图2 1.上模板 2.导套 3.垫板 4.固定板 5.模柄 6.顶杆 7.打料杆8.打料板 9.冲孔凸模 10.卸料器 4 ~9 ?$ s6 Z; w9 I$ h8 y
11.落料凹模 12.导柱13.冲孔、成形凸凹模 14.卸料板 15.聚氨酯块 16.下模板 整个模具工作过程是：坯料置于模具适当位置，冲床滑块开始下移，落料凹模11与卸料板14共同将坯料压紧，随着冲床滑块的下移，落料凹模11与冲孔、成形凸凹模13作用，当滑块再下移3mm后，零件外形冲出，此时，卸料器10顶部刚好与固定板4底端接触，当滑块继续下移1.5mm, 卸料器10、冲孔凸模9与冲孔、成形凸凹模13共同作用，完成中部四个凸台的成形及中间φ20mm孔的冲裁。至此，零件内、外形及凸台完全成形。7 K4 @; h5 J7 j& F" @
滑块上移，打料杆7与压力机打料横杆相撞，卸料力经打料杆7传于打料板8，再经顶杆6传至卸料器10，由卸料器10将加工好的零件推出落料凹模11型腔，与此同时，冲裁完外形的条料经卸料板14作用，完成顶料，余料转入下一工作循环。
" J6 p4 W& F* G% `+ W 在模具中，卸料器具有成形凸台及卸料的双重功能，为防止卸料器旋转，设计成带导向、定位的四方结构，并且它与落料凹模型腔保证单面间隙0.03〜0.05mm，以保证成形准确、卸料可靠。, ?9 p9 E M# r0 n8 f9 D; _, G$ H) E
成形凸台的高度尺寸由卸料器相关成形尺寸决定。通过修磨冲孔、成形凸凹模上平面，可调整成形高度尺寸，从而保证成形精度。
) b0 J. s% J2 j 效果及结论- D4 ?/ E4 R" e& i; `3 x7 ]
模具设计完成后，经制造、试模，生产的零件一次性符合图样要求。经过三年多来的使用，生产零件数万件，产品质量稳定、模具工作可靠。
. o0 V& k% h1 _在这里，小吨位压力机之所以能一次性加工出零件，从模具工作原理可看出主要得益于模具结构设计时，落料凹模11比卸料器10厚3mm、冲孔凸模9比落料凹模11后3mm与坯料接触，形成阶梯型冲裁，使落料凹模11完成落料后，卸料器及冲孔凸模才开始接触坯料，而后成形及冲孔。此时，冲裁力为P=1.3×3.14×80×2.5×500=408kN，略大于400kN，只需选取稍大些的落料间隙便可克服。3 i( z u) @9 I5 G0 G( f0 p
上述措施的采用，使落料、冲孔、成形复合的“节奏”得到了重新布置，形成了阶梯型压力分布，从而，消除了三者复合后的压力叠加，使压力机落料、冲孔、成形复合力不够的矛盾得到根本解决。) y, _, H" ]7 i# b
在生产实际中，除阶梯型冲裁外，在凸模、凹模上采用不同的斜刃结构，形成斜刃冲裁，可降低冲裁力40%〜80%，不过该结构刃口制造及修磨比较复杂，刃口易磨损，主要适用于大型及厚料工件。如若工件表面质量要求不高也可采用加热冲裁，通过加热使材料抗剪强度明显降低，而适当增大冲裁或拉伸等的凸、凹模间隙，均能较好地降低冲裁力，起到小吨位压力机加工出大零件的功效。: l/ q* c' G/ E& F+ k
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发表于 2010-10-4 21:27:59
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