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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
) T8 _! s" I" ~# P! E5 f 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。
6 E* I2 a( P& F6 \5 o: R2 K5 e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：
" n, K7 T% f' U( w) d# C. Z" j' O+ \& K6 U( `
P = KLtτ
( o7 e; \/ ?9 l( X) b, W
6 U1 v* w) C% g1 o式中 τ——抗剪强度，取500N/mm2 $ \9 t" g3 J) `6 |, M' q# A
L——冲裁件的周长，mm $ e" S4 R* V3 e5 ]; v
t——材料厚度，mm
+ }( R# l6 b1 a f2 XK——安全系数，取1.3
( n2 G* | j1 K6 Z5 [( m+ d4 N {7 [5 W: ~1 k, `3 v+ E! G* H- F% z0 M
代入零件相关数据，可计算出：
, [7 x, b, u0 M5 B! h+ R- T- v
8 |, b2 g# V' T% y% m( U摩擦片冲裁力P=1.3×3.14×(80+20)×2.5×500=510kN
6 o, \- Q# B5 E j
# s Z$ t# ^1 |8 A* G依据冲孔、落料卸料力经验公式：P卸 = K卸P
( V9 ] P* l5 @; Q6 t# ~' g5 Q2 X E5 c
式中
1 z7 ?6 O2 x" j; b" b+ TK卸—— 为卸料力系数，取0.06
4 G4 ~- r, L9 a$ k# K# C N NP —— 冲孔、落料总冲裁力，N
4 a% U7 B1 W- c3 Z7 M' i5 h5 q" x+ K# S# D
代入零件相关数据，可计算出： / `& E8 J6 c! L2 c
/ ]& s4 I! @4 a
摩擦片卸料力P卸=0.06×510=30.6kN
5 S2 w$ l3 r0 }3 h8 m7 S, C( N( v2 l) s3 s
依据成形力计算公式：
. ^9 c# X4 s7 n5 c6 ?/ J+ O. e5 [& D0 @- y( \
P = KLtσb 6 ~' n K0 }9 f y3 R
8 K% B: \' F2 u/ q9 v6 f0 z, n
其中 σb——材料抗拉强度，取 65kg/mm2 . a% V3 t' t' z, y7 [% j
L——成形部分的周长，mm ' n8 | x- l$ x6 N9 ?! c' T0 ]5 {* c
t——料厚，mm 0 o: j4 e8 a* ^3 w: y
K——为成形系数，取0.8
# ^/ I. L. z( }# `4 P% \0 h0 Y, f
D* t* C5 C: [) n' g* x代入零件相关数据，可计算出：
3 `8 U6 n7 b v- K0 ?' ~7 I y5 z i- D
摩擦片成形力P成=0.8×2.5×(10×2+12×2) ×4×65=229kN 0 u+ D/ {" {' _. g3 q
% |. H3 d" V7 F( 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。
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D. Z0 h- `$ ]' ~; ?! H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。
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8 Q0 ~! n" r+ x7 a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。
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9 i% z" T6 ^' X; K& ?0 F l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。 8 R& M* B# I5 ]7 J4 K1 y6 w' H
+ g2 ~2 g, T9 n模具设计 + g6 j/ Y$ l; e* W
2 N6 J6 p) g5 |# c: |7 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。
$ I4 C9 m4 ~7 J& p; p4 T* R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
; t b- U7 ]5 B- J1 p- a11.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。
/ @ H, {; j- D' e5 } 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 C; s- x( @8 N; j3 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。9 P/ r7 v: Q% Y
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。
3 y% Y' I0 T* p 效果及结论
s! R7 \: F; ]% Z5 X- U: W 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。
) F" [3 s3 q, y3 u% |7 ^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。+ L) ]6 o- X' _& _. v
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。) S" ?! E( T$ \8 v* [* ~
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。; ?+ ^6 K! W3 [2 [0 i
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发表于 2010-10-4 21:27:59
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