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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
% u9 T7 k9 [5 J8 p; `1 @" s% j 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。
+ b8 a$ s. v" x9 d0 \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： 8 s8 ~* _* i% }1 B" r; c! Z6 U
4 K1 k% P3 M0 T: `. Q. C( ZP = KLtτ
- O6 v( Y0 D# T( C% a- I6 L! K k
# l" n, {; x6 n, Q6 l, P式中 τ——抗剪强度，取500N/mm2
( K1 N) b7 [# @* e+ G AL——冲裁件的周长，mm
1 y. }% ~5 O, Qt——材料厚度，mm
5 `# [* {8 @/ b2 NK——安全系数，取1.3
+ ]- k! N4 A0 ?; i
7 ~# w4 c0 K" r* Y. o5 I+ |/ o代入零件相关数据，可计算出： * h0 a4 y3 C& q* [5 ^ ~# }
1 K S6 \( y& p/ o7 i" L1 a摩擦片冲裁力P=1.3×3.14×(80+20)×2.5×500=510kN
7 d5 T- I( |3 g$ z. H* Q/ l
k0 a$ J2 X; `: e, G3 ^依据冲孔、落料卸料力经验公式：P卸 = K卸P
8 L( D6 X3 W7 ^7 d7 f4 w2 s/ y! `, f `: e/ D5 ^- M% a3 p
式中 0 _* d' ?( x, j8 T c' g
K卸—— 为卸料力系数，取0.06
0 g- j) U5 o: q; h, G( ]3 \' lP —— 冲孔、落料总冲裁力，N
! r# L3 p/ p4 ]3 o+ L \ @, K& V
* b# ^7 w2 Q& i( n( ~/ O; |- p代入零件相关数据，可计算出： 8 [4 m, X. m1 q; C7 r
* C' R. c$ s- Q5 R# M6 Q5 q摩擦片卸料力P卸=0.06×510=30.6kN
) U( w# m+ S/ l4 v1 J. q' R0 P2 s8 ]9 T! I& c. X
依据成形力计算公式：
" A2 _9 _# a4 s$ x9 r8 i, y) \ N7 e: J z; d
P = KLtσb " ^/ A' ^" m& H, g* a5 g
" U' V8 A7 e5 W w, x其中 σb——材料抗拉强度，取 65kg/mm2 8 s% Z% H1 z& \2 y# l `# O1 v! @
L——成形部分的周长，mm
) [3 L+ Q" {9 V) T7 H5 P; Ft——料厚，mm
1 r8 p1 W% }( Q0 P) ~8 h6 ~K——为成形系数，取0.8 2 I. s. C4 }9 K6 H& w
{& b$ j$ _# l h
代入零件相关数据，可计算出： ! t: a. @; l$ B4 c1 B+ E
5 q0 a! {& f$ Y: V
摩擦片成形力P成=0.8×2.5×(10×2+12×2) ×4×65=229kN
# K8 D% @0 m9 z0 Q, d; U
/ d, n: g z+ e, L- K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。 ' g/ g9 g* U; U1 }& x9 x
6 g) q x4 ^) g* S/ z% f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。 : ^% I# H; q% {" t
+ |: D( q4 r; M" M: _7 X
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。
; c1 x) {5 l9 F9 `7 k7 a$ ], v8 N' j% A' W6 g# 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。 3 f5 i2 _8 X+ L
" k7 p7 f) p9 C# D! i
模具设计 5 H9 H/ G5 f6 Q% a& h1 T' x% w
0 O& V @% f4 F' K+ U+ e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 b0 Y1 |" R* t- G
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 1 ], c+ ?, {" L/ `3 a
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。
+ ^ x ?& [7 j+ N) Z, t 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。
/ ?! J' W' t" h 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。( g- v2 V4 r" c& p d$ N' N0 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。* x, X- `2 K: j% K$ @( u
效果及结论) l" A( y m# M0 R" Y
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。& t6 L2 [* W5 b' i8 l& {1 \5 H
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。
$ j6 p9 R9 |8 B4 J+ @ 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。
# ~9 w" N; k; [3 F3 W a' ^% Z/ 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。
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发表于 2010-10-4 21:27:59
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