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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
r! h# P, s8 O0 d4 q3 L8 u1 N 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: P: K* B; v" Y4 D" s
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：
, p* t8 L! e, }1 c1 z. S: L. K5 _6 [( g! ?# X8 E
P = KLtτ 5 B& M- ^- f( c, `& Y1 O+ J
7 a1 S# d$ ^) r# }6 x
式中 τ——抗剪强度，取500N/mm2 # U: s* a. G, w8 X" G+ O8 i
L——冲裁件的周长，mm
: A0 {, t& E" m) P- b; It——材料厚度，mm L u5 J7 ? V8 C$ j
K——安全系数，取1.3
( E$ [" [4 X& D. u. D
( o0 m+ t$ S" a: t* C: s x8 r代入零件相关数据，可计算出：
. z) n) N) L$ A3 {: m7 b% `, N. _6 N& e
摩擦片冲裁力P=1.3×3.14×(80+20)×2.5×500=510kN
6 r- O7 z* }2 K7 a+ ]/ E7 W% r! Q# K) Y
依据冲孔、落料卸料力经验公式：P卸 = K卸P 8 ?1 N9 u i! S; r0 w1 O1 G
# D% e* s0 G( l) J7 U5 M式中 : a! {% M; {& b
K卸—— 为卸料力系数，取0.06 + I( G' p* [3 S H) L
P —— 冲孔、落料总冲裁力，N / b& E7 Q1 U9 _# R* X. d: L% i
9 Z- h( m- Y6 u: [3 {' h
代入零件相关数据，可计算出：
6 ?+ \. p" L. s7 {, C0 w& _9 g2 w- r1 [1 v' H; L
摩擦片卸料力P卸=0.06×510=30.6kN - D$ | o8 Y8 V0 s+ U
# ]2 G: W# `' G. ?
依据成形力计算公式： , _; ~$ E# [- I5 G! x; M6 v$ @6 ?, Z
) ]2 q# _( E) K7 GP = KLtσb ! ~. g2 Y3 R& }2 ]" @- _# T
6 n _& O6 `: p0 I# ~
其中 σb——材料抗拉强度，取 65kg/mm2 P, G$ y( u2 f) T
L——成形部分的周长，mm * o; l: F- k) ]. i
t——料厚，mm 4 z6 c# E" n/ K/ g: m
K——为成形系数，取0.8
S' n% U p. G6 A6 Y
6 J0 r5 i0 Z5 Y1 g( K5 j4 j代入零件相关数据，可计算出：
; m+ m8 E* T( B. K
" a) M! ~0 N5 O* l8 n% M) ^" H摩擦片成形力P成=0.8×2.5×(10×2+12×2) ×4×65=229kN
9 h5 W: g1 M/ L2 }
' k( x+ W2 ~2 P3 J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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, }6 K" W9 E; E0 W/ f* }$ z2 ?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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# m& C2 ~7 {3 J& S% r$ p" Q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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3 A6 y! @% z7 U! U1 B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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. I, i9 P' H+ @* Q! _' M模具设计 & C* Q" `: S$ x+ W
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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。; A5 v' I7 x! ]6 G8 X0 Z/ E2 _& @
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
3 w; L/ j0 R8 ]3 G& g m11.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。5 ?2 F E0 ]) L
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 Z! v$ Q m( {5 D2 u
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。. V$ ]0 N8 \9 h1 J& `5 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。
6 v* S* j- K2 F! m6 I3 Y& x 效果及结论
/ g3 Z4 y* Y L) @# P5 i4 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。% S- ?- k0 }0 D9 A
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。6 X1 |# c- v- S4 Z8 D* z
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。
, g3 k; b5 G5 O: ?, ^0 c# B* E 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。% U3 F' a$ W. B3 G
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发表于 2010-10-4 21:27:59
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