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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
; I4 O/ P7 l6 q( m5 h" f8 P: R 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。
2 z: a( p% s, _" e5 m. C; 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： 1 \6 |5 N6 S, v' b. a' k# T
; \" _3 ]3 M6 U9 U9 v2 {, {' pP = KLtτ ( a2 ?% f0 @+ ?/ ^0 E1 \
! _) ?" T2 o! ?
式中 τ——抗剪强度，取500N/mm2
% k. j+ o" \1 |/ K+ r1 AL——冲裁件的周长，mm
& M4 ~- r0 [0 U2 W; L4 O7 Ut——材料厚度，mm
! I2 x4 d, C4 }K——安全系数，取1.3
# P& B5 {% N# |" Q4 S
" t u" [/ X5 N5 p代入零件相关数据，可计算出：
, \9 z& K/ c _ y# Y2 U8 q& j- x
) f9 ^+ C2 Q: @6 P8 v3 J摩擦片冲裁力P=1.3×3.14×(80+20)×2.5×500=510kN
( Z5 Q0 I/ W# N$ ]/ R$ W; X) I8 G4 A/ i
依据冲孔、落料卸料力经验公式：P卸 = K卸P # A% c+ W0 O2 g3 J5 v: E' I. ^
9 k" C: L2 r+ E$ s! [: Z
式中 / S' |2 F* H1 l# N
K卸—— 为卸料力系数，取0.06
7 F3 v; A4 M, J V; }8 AP —— 冲孔、落料总冲裁力，N
5 x" j3 ], J) d _# Q. P) @ D2 E" C/ N! ]' \, i' ] v7 r9 K9 `& C
代入零件相关数据，可计算出： 0 ]) p# B' @# N+ T% b
8 q+ d3 ^* V! i" s* K# Z/ R1 r6 z x5 O摩擦片卸料力P卸=0.06×510=30.6kN
2 x3 ^& @' T0 _4 h$ l% b d, z: E' L4 C ]: e! }
依据成形力计算公式：
! p$ v2 N! p- g
, K: |( Q4 Q+ RP = KLtσb
- H6 `+ v# J a
- H' n1 ^) i( e9 u: v其中 σb——材料抗拉强度，取 65kg/mm2 % u, ^1 B! k1 s2 X X
L——成形部分的周长，mm 1 a- a; w8 B! y3 [7 M
t——料厚，mm # M2 q( C" k, G0 e
K——为成形系数，取0.8 . ~, |& s. {" O6 ]7 f5 Y* W( O. Q
1 ?$ x3 ]7 @% G$ T6 I3 r7 m2 }8 T代入零件相关数据，可计算出：
) r9 b3 `: Q5 N& F- W5 h( g% _4 I& \) D3 |& d9 C
摩擦片成形力P成=0.8×2.5×(10×2+12×2) ×4×65=229kN
( {& o6 p$ @* b, d' P
" d" c, P9 ~6 r, `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。 % q8 {6 G3 j1 M3 Y
6 U8 [6 M( e, a! {7 |% t5 M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。
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. E' K' m" L: O @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。 & E ]6 c' G# p/ ~( a# h, \
$ B1 h6 i0 H e' l, J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。
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模具设计 , e- Q S( D) ^; W. w% X* V& x- T& A
! l1 R8 ~+ ?3 B+ k6 M2 Z$ `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。" L: H& }# r) F% f
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
, ]' G. c5 T& P) S% [6 D11.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。
" E: g6 m7 n1 p, G 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。
! W4 q. ?0 h9 B 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。
~ U; _- L* X( W- o 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。9 ?" T) r# Q2 a3 ]% M
效果及结论
# @$ X+ i9 @4 f( C% r 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。9 c8 t- w7 V, B- s+ F! q/ l
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。' a8 k% M+ R; z8 c! `
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。
5 B0 U( \" m d2 H: C( \) d 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。& v" l- Z& t( e6 I* {4 p
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发表于 2010-10-4 21:27:59
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