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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
6 p* c+ J% l9 y. n; U& u/ x 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。
& T! v" l9 Z" ]: V3 x ?" f' f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： # j T3 J6 t- C3 X8 S- d: y+ j! u$ S
( M. k7 O6 s* jP = KLtτ
: ?9 a# t+ r1 ?4 f! |$ y
2 ~+ P8 g* }7 |$ \式中 τ——抗剪强度，取500N/mm2
: E. {; j% Y- i; D. W$ dL——冲裁件的周长，mm 3 f E3 x: Q1 S2 e
t——材料厚度，mm 6 i! z; Y6 p$ \1 g5 |* @
K——安全系数，取1.3 * P- B* u' ?% r( t, {+ [+ v3 h( z
1 b$ R/ e. T7 M; B" q
代入零件相关数据，可计算出：
" l( F; [& R& a+ j% ~ W
& u( Q; V" v$ T/ |$ Q1 ]# s1 n- I* b摩擦片冲裁力P=1.3×3.14×(80+20)×2.5×500=510kN
O4 h b8 |" s# q, j" a# l9 `0 }+ k' T! q" r& l
依据冲孔、落料卸料力经验公式：P卸 = K卸P
$ X1 U- ?' B+ b/ A/ Q) e T3 m- W) ~' @) ~
式中
( a$ P0 K. [! U* I1 T' i: n6 K9 _K卸—— 为卸料力系数，取0.06 1 U* d6 l" n4 y8 ]* d6 {% \
P —— 冲孔、落料总冲裁力，N
7 b8 D ~, T" K) f/ \5 i8 Y0 x6 m4 y z+ I0 f" N: L4 d
代入零件相关数据，可计算出： ; H9 `/ b# U, F% L; t; E8 P
9 P. K" \( M- |2 H) O A
摩擦片卸料力P卸=0.06×510=30.6kN
6 b9 P" j% Q1 s" i3 I1 d& L1 T7 t% t" f/ z0 r+ M
依据成形力计算公式： & a5 L& |. c6 Q* l' U+ O! w/ Z
. l8 z6 k' C6 L
P = KLtσb
* f# `. Y: K6 d1 O+ L
. ^0 E, ]+ d) Y; @3 J其中 σb——材料抗拉强度，取 65kg/mm2
5 I9 c1 E" V+ ?) B# ?L——成形部分的周长，mm
+ B: W8 @; G! Z1 f. C* yt——料厚，mm
$ `2 k" h3 u* r% h# E* t, R+ T/ j+ YK——为成形系数，取0.8 - s4 W& p! Z% i' h& V+ _
* Q( Z4 i4 U! E+ d1 e+ n代入零件相关数据，可计算出： : H: y) ?& Z+ H% l- b
2 R& Z0 ^6 o( x1 o% X
摩擦片成形力P成=0.8×2.5×(10×2+12×2) ×4×65=229kN
9 P3 t5 y" G- n* o4 m4 x& ~
4 j3 S2 j# a% y. h. m; l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。
4 G/ S0 h0 G7 W; A
- Y( k6 F; Z9 P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。 / G! H. D0 q* J
% \; i- U4 S9 F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。 ) B0 W9 n# b6 Q. a6 x
* c# d" p2 W% g% M; v- b2 b9 V
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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- r+ T5 @0 ^/ t模具设计 8 r! g2 Z& |9 s( m) r. Y
* J& \6 X5 }% p0 I( Z( U
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。& V( U: Q, R% Z
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 4 s' H& o! ?' z* Z# R% O
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。" C% S3 Z- o# D3 u
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。
6 B, Z5 ^, O0 J" e% N$ v1 K 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。
5 w9 z& B a1 R& _6 Y$ P 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' V0 q8 Q1 d( {
效果及结论: w$ X4 o5 J8 j4 B+ t8 G
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。
0 P% d6 J/ U: u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。3 i5 t: y3 @4 D5 t* 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。
0 |# b1 T( @+ X! X: N 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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