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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+ w/ [4 a6 D) t
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。* s) o3 O; q5 E, A5 R
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： # ^, T: Y! g* C4 K+ @$ h# j% u
1 V+ d: @1 v; ?% dP = KLtτ 8 X+ Q) B, E5 C: F9 s5 d' Q/ R9 c
2 H% n9 a! q4 K c式中 τ——抗剪强度，取500N/mm2 ; O6 I7 _' s/ e) `8 ?
L——冲裁件的周长，mm
4 O0 \$ I1 N9 ~0 u! kt——材料厚度，mm
6 s$ S- E/ C% Y" c1 {6 j0 GK——安全系数，取1.3
+ }8 v7 W/ h( S5 A% V: J/ s) f1 U, H/ C& j- }' T2 G+ [7 x, H& x& K
代入零件相关数据，可计算出： % P; e& ^3 e& L `$ I9 B4 \1 b
) x$ S, i8 i( S& K/ {6 S摩擦片冲裁力P=1.3×3.14×(80+20)×2.5×500=510kN
. d& c! }. d. U* j# b+ c5 _3 u! ]" A4 C$ M x$ P
依据冲孔、落料卸料力经验公式：P卸 = K卸P : x5 U7 P5 O4 w* v3 m. i
4 `0 D! I4 F s. f式中 7 K6 l+ J: J b& h0 g
K卸—— 为卸料力系数，取0.06 8 Q* ~+ W; z, k. N+ h
P —— 冲孔、落料总冲裁力，N 0 Q9 Q+ }, Y; _; c, D3 _- G! S
9 U2 s$ E0 ]+ @$ W+ ^8 k& _% {
代入零件相关数据，可计算出：
: ^+ Q/ F# u+ S# w
# }/ \3 T, }6 q I( ^( x摩擦片卸料力P卸=0.06×510=30.6kN 1 S/ O" q. \: m1 J5 _2 q. O4 s
0 h0 B6 k! S ]. i
依据成形力计算公式： 8 w/ L% S- H8 X L; B& P/ D
- L1 O- o# i( A( n% i; SP = KLtσb 8 ^4 F1 d) v: Q* a+ Z/ ^
. i1 x0 O6 ^! A2 K其中 σb——材料抗拉强度，取 65kg/mm2
& v4 R) w J& A3 O P1 E3 KL——成形部分的周长，mm 6 B7 W. R- f4 x! z( H1 r. N
t——料厚，mm + u- |5 f) f; L
K——为成形系数，取0.8 : { `, m. t4 ^4 I$ Y
3 ~$ I; |* t# r/ M1 K. V% O, `+ r" i
代入零件相关数据，可计算出： - u7 a1 }* X& E& I1 C2 c: P
+ d6 m! {7 Y* n
摩擦片成形力P成=0.8×2.5×(10×2+12×2) ×4×65=229kN
# y! W9 f: ]1 ]3 ^5 z7 x u. P: \ o
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。
+ n/ m; U7 U7 \1 G F$ W6 z- b( |2 e* P" U, V& h' d
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。 3 i( Y- g& S: H; g1 g" Z4 r; `3 a
% R) r8 {! m5 W* ` k
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。 5 H% p g+ v$ z* A" t$ L7 d5 q
& t5 l. @" {% T2 j7 S( { Y+ w8 {
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。
" V. i1 M4 a0 }. K$ m3 d" _$ O- [6 x" |, c
; Q( \0 p4 I+ u! p! J模具设计 5 {9 e3 A) H2 I& D
" [2 Y% w9 M# y! X! C8 r: r) _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。
0 i% F, x1 q5 ]* N' }6 w6 Q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
. E5 e* Q; K9 ?; o11.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。
. P( x: {" f. N8 {: a) E2 N+ }; a 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。5 T+ R. ]1 G) k4 d( o: Q7 A& i- [/ R
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/ P* ?; S+ v& S8 A" b2 g1 _) M1 N 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。7 e8 h5 g; c. k( _; H
效果及结论
. t/ w- A; g6 @4 l* q m 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。; Y+ L3 F; i: p! j$ Y& A: G7 d% w
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。+ Q% [" y( b! Y* m9 {( n: S
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。
/ y2 N: G2 O J( | u 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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