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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/ B# q& N$ N. {5 h; D
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。
+ x: N _3 i/ R( p0 M& d5 {+ P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： 2 E% r' I, {, F: b* Z
! Y. O9 N% X) DP = KLtτ
: L7 h4 {: {9 ?. G3 @, v* u) S, m/ h" \, [* e
式中 τ——抗剪强度，取500N/mm2
. t0 s7 c% J8 XL——冲裁件的周长，mm ; v4 v3 l5 C1 n; I( p# d# V! v
t——材料厚度，mm 5 }# J& d2 R( f+ s5 [
K——安全系数，取1.3 / _# Q& Q' n. \. h8 _1 @7 T
6 W+ I5 ^2 I: Q6 ~5 L6 w
代入零件相关数据，可计算出： % n5 f Z0 H7 q) T6 w
5 J9 d& ~: Z. x4 ^% T
摩擦片冲裁力P=1.3×3.14×(80+20)×2.5×500=510kN 3 z! t( w1 g- G
& G0 J4 j+ k' B) k* V0 u* Q
依据冲孔、落料卸料力经验公式：P卸 = K卸P " i' [' _! N; o8 F0 @# O9 T+ O
- q0 _8 W: f0 ~3 t! I" w
式中
( ?, S: R, q3 x, \! |K卸—— 为卸料力系数，取0.06 5 u2 w6 r- X9 I) p6 c, t
P —— 冲孔、落料总冲裁力，N
& g, z4 \7 J5 N0 o/ s! S
9 z( i5 p( K# j& K' Y9 m# Q, V代入零件相关数据，可计算出：
8 `+ L6 q# A) y0 k+ a
+ Q( g" N2 U- E3 n摩擦片卸料力P卸=0.06×510=30.6kN
1 E) D/ ?9 H1 N" j5 U% q$ w, z4 [6 ^3 e. L1 V# W( a
依据成形力计算公式：
7 ]- z7 ~# }& @( E9 a- E, ^# V$ j; t( w6 t
P = KLtσb 3 Z& O% M$ N3 Y* t; u
Q6 X, @, _; S. V H7 q其中 σb——材料抗拉强度，取 65kg/mm2
0 E6 }4 ?2 T. T2 m5 p6 TL——成形部分的周长，mm 6 Y) d( ]) j! }! U4 l) g
t——料厚，mm
^4 g" r; L- U0 ~3 L) X( m' Y7 DK——为成形系数，取0.8
" k& }5 h, f: u7 r
8 H' D6 [5 Q0 L" m9 O- m- y, [代入零件相关数据，可计算出： / ?! r; }" k$ K* l5 m+ l
5 c2 ^: l5 x7 Q: C1 E
摩擦片成形力P成=0.8×2.5×(10×2+12×2) ×4×65=229kN
0 C- y+ g3 |- X) f/ X( M" M. q5 {- ]( a. y' x2 v$ C
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。 2 V! d @$ J6 b1 f
: \$ n7 |2 z2 z* K% i! q4 h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。 - l7 Z: [7 q0 n
4 d; e/ D8 M- @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; v: |$ U4 f6 ~. @! q
- ^- R4 v- {. Q- h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。
) ?: x1 [" C# p6 q2 o+ M! U2 f8 q
e) }& x7 r: V Z4 E/ R( B模具设计 ) c( e' A# R: {. ^2 v: A/ O* j+ Z% Q
7 J) f& F$ H% k' C3 I8 ^; J
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。& Q( X% ^& K" B! J% H2 v
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
2 u4 W: u& g1 ?; 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。
" N I- E% P" c# ]# O 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。& `* z" }1 G4 Z j/ X
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。
2 i" E9 X, w! k8 J8 x& }) v6 i* w 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。, Z& L; ]" p: J# j. [
效果及结论2 M* o t8 ?- J+ h+ {
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。) U l5 {& v P. w' ?) S6 q( L' p
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。! ]" U3 b: x7 b6 v& }+ t1 t
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。/ i T2 R* F( n! h
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。
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发表于 2010-10-4 21:27:59
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