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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1 a' R, w$ `2 @& _/ @
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。# B f1 q& h3 U; T9 ^% _6 _, q
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：
6 D' l& R+ c" L4 w ^/ }" m/ v6 g6 B! A. H
P = KLtτ 8 I" p9 |- D$ K- F( G
: r C! r$ U8 A- N" d1 c$ E6 j" E
式中 τ——抗剪强度，取500N/mm2
/ L/ Y- j# K# M+ P( e, J% t( wL——冲裁件的周长，mm
4 ]8 d4 k# V4 V- mt——材料厚度，mm
9 c: L, {! {) G0 MK——安全系数，取1.3 1 P! C3 ~3 S5 ]0 \5 }! e# r
; D# H. j% J9 W& n* i0 K
代入零件相关数据，可计算出：
! E9 w% x# q! h) X" b* G" k) J3 M' Y5 F
摩擦片冲裁力P=1.3×3.14×(80+20)×2.5×500=510kN 1 y# `& W- F( |( D! L7 C, K- p) X
, _/ }# V% h( b7 }/ k
依据冲孔、落料卸料力经验公式：P卸 = K卸P 6 Z$ ^% d G* ^5 g4 ^! B
/ _; P- ]& [% F( |+ v- ]
式中 5 b5 {5 h- p4 K) R$ T2 C& t: c
K卸—— 为卸料力系数，取0.06
6 a& p% [4 \2 h. UP —— 冲孔、落料总冲裁力，N 7 Q2 d& z* c1 X) y4 {0 i
0 B6 Y4 R# u! V6 T& e
代入零件相关数据，可计算出： - n, ?0 d' o! u& e3 ~
- { g J/ ^' |
摩擦片卸料力P卸=0.06×510=30.6kN
. D3 y" N! G- x3 C- S2 g$ F) D: {& I0 ?5 r* x7 A3 f I
依据成形力计算公式：
/ p. p! X+ ]5 b: A9 L5 m! y9 t! l0 g) u# H4 }0 b
P = KLtσb
$ ]! b' G# e+ o
" Y1 m6 w& @% s& y- H' z其中 σb——材料抗拉强度，取 65kg/mm2 * c! i' ?2 O6 P$ c& ] u# T
L——成形部分的周长，mm " W* d/ h1 s( s6 D* D! y
t——料厚，mm
$ v- P. R: |& TK——为成形系数，取0.8
r8 y% v6 b' `9 A) H, u& ]. @$ p( \) p7 ?$ h, B9 w7 n
代入零件相关数据，可计算出：
$ p3 E4 P+ d- D
8 }+ Z9 \# N7 ~2 D摩擦片成形力P成=0.8×2.5×(10×2+12×2) ×4×65=229kN
2 `/ C; U) Z3 [, u [1 C1 i, i' X/ I9 D- O/ `! L8 H
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。 1 W3 O& {; F+ i! l! o1 ^( R9 ^
% h. \/ a! ? ]( x2 h! k: u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。 6 Y! f% |8 X; @1 A
! C& o8 [ y5 S1 L+ [/ W
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。
; t5 F; j5 a5 P j5 x* C1 |, w$ S/ Z6 X+ \9 f; M# 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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. Y- x: V- R& @2 F! ~( j- A模具设计 2 Y% U, ]! f+ ~* S, C' s
D1 E! \" h b) U0 g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。
: Z5 |) G) H$ d0 L7 u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 ' N( p! q. c( q8 N
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。4 ?/ P* z! G* A4 Z/ k; o N4 ^ k
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。- }' A" ?8 B: s4 K8 r8 t1 D- y- a
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。
! m0 P9 S2 q" ~5 b 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。. v7 n5 o( ^% Q4 H
效果及结论0 B, f% x- o: T5 H) G# w! H! c
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。
3 K2 Z- ?/ E' t/ h4 T% p1 {% F- N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。
$ s, U) {0 \* l 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。
3 F4 u3 X _! c: G a8 R) ?3 |) F 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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