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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
9 C. ^( O3 d3 o- | 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。
! G- R! F8 G8 D: 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： , Y; k# L( e: I% N, T
+ ]8 f! g. w% [5 R* P5 sP = KLtτ . m5 d. A e# n. n4 a. N
: y2 i. D9 U# R; g* l( Z式中 τ——抗剪强度，取500N/mm2 ! _' N. x0 X5 |: b$ g8 P7 ^
L——冲裁件的周长，mm
% ?" e( k9 k; w5 l) Y$ rt——材料厚度，mm
- y/ t# H+ g" L0 u. ~/ o3 u! {3 }, CK——安全系数，取1.3 * K3 S6 Q! A& o; k9 h2 [0 ?4 X
9 N8 A: H E U* c2 ?$ @' z4 ~* A代入零件相关数据，可计算出： 0 J8 I2 \! f. `: s7 E, F( w
0 t( f4 P d) c x, D摩擦片冲裁力P=1.3×3.14×(80+20)×2.5×500=510kN
7 V; z; O: P/ L6 ?. g" V+ Q, g O% k% q1 `% ~9 {
依据冲孔、落料卸料力经验公式：P卸 = K卸P 2 K( r" \! {! u
& }2 ?, A L5 V4 ]7 E0 X+ D# {! t式中 4 T. N& G; A" R, @; a( [
K卸—— 为卸料力系数，取0.06
& x, y% c# s4 o+ `5 yP —— 冲孔、落料总冲裁力，N 7 O9 z& |/ f" o/ P3 n# c. {! F
- w! H6 p3 P, `
代入零件相关数据，可计算出： 9 y7 z6 p9 r3 b# z% A. v
( ^, a3 h$ |2 [: P/ t5 m摩擦片卸料力P卸=0.06×510=30.6kN
, W- W" r% V; F- x* ?' x% u: c& Y
依据成形力计算公式： & \( X0 }/ t* `8 ~/ N
) L' Q& b; [1 b: K( \P = KLtσb
5 I( l" b0 g& Z( [$ d, j) ?7 f/ w9 B2 N
其中 σb——材料抗拉强度，取 65kg/mm2
4 V$ Z& G# }3 |2 s3 Y+ _L——成形部分的周长，mm % }) U! ?4 d/ w8 d# J
t——料厚，mm 8 ]3 A0 Q* ~3 b, W) c3 m5 o9 V/ D9 N& i
K——为成形系数，取0.8
, j2 w+ d5 g! I; {, `% |, U
9 S/ l% l: U7 ?6 L! B- Z/ _代入零件相关数据，可计算出： 6 ~7 B2 V4 Q7 u+ Z8 E- H( _- M
) Y4 I8 M/ z h$ p2 i: j摩擦片成形力P成=0.8×2.5×(10×2+12×2) ×4×65=229kN
, Z, E5 P% [: z/ r
6 L! m X! d9 s) v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。 ! X( |* q5 V G: G
n* K2 S: m1 \7 P a9 S0 b
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。
& G9 d# Y6 }4 t! F% q& `. t) m1 i, C S7 g" h# Y! g; s6 m0 [( R7 M( f! x! 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。 7 u6 y$ C2 @* P( r+ Y
m) `+ @$ @" l& w9 p5 y6 k( X, W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。 5 c2 W& Z8 f) J( L
2 I7 k. i& T ]" }模具设计 / }! Q9 p: [! L. v
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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。
1 O/ k5 L+ p- s5 q! X 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 7 r! M+ m# ^* s; z# L
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。
' Y5 \5 z# c; M q5 B 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 k9 A {0 r2 M 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。, W4 t/ B+ C M3 W3 |( |8 u4 i
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。
( U; C) o2 K9 H 效果及结论; j4 |+ U- t0 u, s) v; S4 d
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。
' `* R9 K1 t( V( Y/ z d3 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。& N& d8 R! L: o% j: e8 y5 `* h
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。' F* e# U+ n* c f7 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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