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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
" C4 X% q* \8 N1 t2 _- }3 H4 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。
, Y/ Z& `- X! Y, |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： ( _1 w) \- |! h" L3 w! |: z6 b
# `9 v% T9 c% L6 B2 K. Y5 c9 k3 X
P = KLtτ 2 v Y. ?& |$ D. `$ m' w
4 ~! J" ^4 V, q/ n5 U5 R
式中 τ——抗剪强度，取500N/mm2
' _/ J9 w1 `- e6 v7 FL——冲裁件的周长，mm
5 B4 t3 M/ X( g; p, @% Mt——材料厚度，mm 7 L' T" x8 p/ Z. m: a4 O( V. z
K——安全系数，取1.3
: O* n6 Z& t+ }# S" w2 K7 ?. ?& s& |. }
代入零件相关数据，可计算出：
0 u# o5 Q! a% F
; }7 J5 A, {: Q+ d: y0 a+ y摩擦片冲裁力P=1.3×3.14×(80+20)×2.5×500=510kN " ~, Z( `7 p0 H0 ]- ?
# R& C, T4 _1 d' K依据冲孔、落料卸料力经验公式：P卸 = K卸P : Z, `. h8 ]- G1 ~0 C
2 v6 k$ U, E9 C- }5 V式中 $ U; G: y- P5 F& a6 l
K卸—— 为卸料力系数，取0.06
( L+ T; W3 P+ P1 ~* CP —— 冲孔、落料总冲裁力，N
# {4 k, E8 }8 Q& N9 F; }) v1 @# d( [: `1 k) H
代入零件相关数据，可计算出： 9 _" a5 w( h/ t- F. I9 w$ a
8 u9 _$ x/ x9 L( w" i; |- ?摩擦片卸料力P卸=0.06×510=30.6kN
/ w: c* F* z4 i! X
- O1 C1 W6 X2 Y2 O! j依据成形力计算公式：
) s. K" e7 {% Q! \6 P' T+ s0 C* f6 B4 S: n D
P = KLtσb
- E; ?+ r, v- I/ w! R0 z$ h$ i; @/ E3 |' O( a" c$ w
其中 σb——材料抗拉强度，取 65kg/mm2 . I9 `$ ]9 m% [
L——成形部分的周长，mm : _. g6 T. D! O# w$ F6 I
t——料厚，mm
1 j* P L" Z) B, G3 a4 Y1 r' nK——为成形系数，取0.8 . M7 y! u% [5 w7 G q5 x( m
& O7 L9 M# h; r- J: E9 R% V: G代入零件相关数据，可计算出：
' k4 _! I4 H$ w+ Z0 p
4 \6 ~" F- w( M$ Q) s. {* i摩擦片成形力P成=0.8×2.5×(10×2+12×2) ×4×65=229kN
2 M( I0 ?" H7 d. d& K4 {8 n7 n
. b4 T+ A; x1 U% e7 |, v/ t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。 , |* E/ H0 f$ K
' f, `: C$ y9 B3 Y" m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。
?5 D/ P% ~7 Z5 i! A/ o0 M) E; J5 d5 f% Y- r, H
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。 $ O1 M; S0 V% m" ]: d9 @& K; E
" f, \* B* g7 Y+ N* 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。 % l3 O; h+ Y/ g) F0 L; d8 K' t
4 D* H0 |1 |6 D
模具设计 ) f! z, G; \+ }, g: d
8 c: E7 R- }9 b4 A
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。: n- R# ]9 s {: U | P
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
/ @0 h, Z @, e E8 |0 `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。
- s) y8 ]) W, P" 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。7 `* I$ w1 x* P) l9 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。0 B7 s/ a2 M7 V5 I# r: T
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。
; y# o; P& Q0 J 效果及结论" j5 o4 y, L* I1 \: o
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 B) T: D; A+ \6 f, l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。& B6 n4 l$ `4 |" 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。5 A8 y- j' J# l
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。$ N. ]3 C( y2 x( P7 z3 {2 L
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发表于 2010-10-4 21:27:59
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