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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2 l! A4 t" }3 Q1 F& V5 a
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。3 v/ G5 h, v+ N9 \" h" d8 d
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： 4 S k7 _8 A5 f0 I ]( r! a2 I
8 i& V- Z7 b u: U
P = KLtτ
1 A- @+ U$ N, ^/ X* A8 L% J0 b8 e% g6 _
式中 τ——抗剪强度，取500N/mm2
' f* p# f2 @+ n) B8 FL——冲裁件的周长，mm + b5 I+ N8 K' O2 Y2 i* F" j" d; ^$ { d
t——材料厚度，mm 6 K# k: B( W% O' P* N& X+ y
K——安全系数，取1.3 5 e& x }7 C. x
0 ~: P% h3 P# k# R3 g! P
代入零件相关数据，可计算出：
a8 S G, I) I, g% P1 }- P4 B) a5 N* i% N! r
摩擦片冲裁力P=1.3×3.14×(80+20)×2.5×500=510kN _) n+ }! V/ a. }( r2 u! q5 f
5 [( w0 C; j9 n% C7 a B依据冲孔、落料卸料力经验公式：P卸 = K卸P
+ V1 Z; r% p. c( A
" |% F4 D; H8 U! t! h6 i' c式中 4 r' l+ i1 w3 b6 ?9 ]) C* o
K卸—— 为卸料力系数，取0.06
# @6 S9 Y& s' [, g4 wP —— 冲孔、落料总冲裁力，N
/ g% T; V1 Q1 P2 Y/ ^
, Q6 o, T8 h5 [# H6 x4 T代入零件相关数据，可计算出： 1 C( s+ ?1 }1 _* m# O
* a; w S+ k M5 y+ r4 K
摩擦片卸料力P卸=0.06×510=30.6kN
, c ^2 y) I, o) b; [; j( ?+ {# z
依据成形力计算公式：
8 \1 {1 r+ m/ E. B1 K0 q5 ^7 d6 l( P% N& e+ J- [0 @4 |' t
P = KLtσb - E6 I0 \7 [2 \7 J
; Q( u; |* M& M R: z; N
其中 σb——材料抗拉强度，取 65kg/mm2 - U4 L6 K3 M* X
L——成形部分的周长，mm
+ i( E+ J1 Q( a) ^- v/ Et——料厚，mm
9 w$ y Q$ p4 Q) v4 lK——为成形系数，取0.8 6 Q1 p! n. h o, I
, r: C2 e' L7 L
代入零件相关数据，可计算出：
, W! L' c0 |% w- H. B1 h& S' x2 H" N' w$ C
摩擦片成形力P成=0.8×2.5×(10×2+12×2) ×4×65=229kN 5 V4 b7 b6 a% k5 W: l
+ N2 a9 c* t1 i4 c9 Y5 ^0 l9 ~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。 % h/ a7 o K, O% x4 f& V |
# J x- k7 j/ W# w. }
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。
8 G! n3 Z8 b5 M) \( b% z \
3 s) t. a; V! Y% r6 ?8 h3 L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。 & D" j G7 W" R% U# y1 [0 N# B
3 a g# r4 L# n9 N
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。
o; l" P# [1 Z% \4 Z# T3 z
% I' m5 x* T. c; ]4 ~. v3 }模具设计 2 X" _/ Y: }- o1 C- B
& h3 |% r# [) ~. L% d j& A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。- _7 P5 a7 [+ ]
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
; f* X% c4 ?# u4 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。& B% v; @& u H
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。/ S; ]# m R( ?% L: z3 ]
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。
1 _8 k1 m: S: U) I9 F% g- J 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。
. r, F3 c; z5 M6 i7 p( U8 t 效果及结论2 B. t9 a/ _7 Q& T- V
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。
& n4 g* G4 C1 D0 o3 w' [+ g5 q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。1 c& \4 C* {+ t" B$ [8 m
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。6 v. C: P* V9 s
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。, |6 b+ s/ N3 e1 I6 R* \: l
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发表于 2010-10-4 21:27:59
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