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離合器摩擦片模具的高效加工
發表時間:2009-06-17 16:31:33; 來源:
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摩擦離合器是在機械設計中用于軸與軸連接，使它們一起回轉并傳遞轉矩的重要件，它具有接合平穩、沖擊和振動較小等優點。其重要組成部分――摩擦片大多根據使用場合的不同而被設計成各種不同式樣，但由于工作條件惡劣，磨損嚴重，因此需要量大。目前，有許多小型企業瞄準了這個市場，但由于設備條件的限制，在生產工藝中須采取一些措施才能快速、經濟地制造出來，以下通過實例加以說明。 工藝分析 在我公司對外承攬的技術業務中，有圖1所示外形如墊片，中部需成形四個凸臺的摩擦片。采用2.5mm厚45鋼板經熱處理45?52HRC而成，生產批量較大。 圖1 這是一個沖裁及成形復合件，由于生產批量較大，根據零件結構宜采用沖裁及成形復合模。依據沖裁力計算公式： P = KLtτ 式中 τ――抗剪強度，取500N/mm2 L――沖裁件的周長，mm t――材料厚度，mm K――安全系數，取1.3 代入零件相關數據，可計算出： 摩擦片沖裁力P=1.3×3.14×(80+20)×2.5×500=510kN 依據沖孔、落料卸料力經驗公式：P卸 = K卸P 式中 K卸―― 為卸料力系數，取0.06 P ―― 沖孔、落料總沖裁力，N 代入零件相關數據，可計算出： 摩擦片卸料力P卸=0.06×510=30.6kN 依據成形力計算公式： P = KLtσb 其中 σb――材料抗拉強度，取 65kg/mm2 L――成形部分的周長，mm t――料厚，mm K――為成形系數，取0.8 代入零件相關數據，可計算出： 摩擦片成形力P成=0.8×2.5×(10×2+12×2) ×4×65=229kN 故摩擦片沖孔、落料、成形復合力為：510+30.6+229=770kN，自然須選擇770kN以上的壓力機。 根據對方生產設備僅能選用JC23－40開式雙柱可傾壓力機，要想實行沖孔、落料、成形復合，沖壓力明顯不足，如將復合工序調整為分步實施的單工序，又必將使生產效率降低、成本上升。 依據零件結構，其成形高度1.5mm小于料厚t=2.5mm，因此凸臺成形僅依靠材料自身延伸性能及料厚變化便可達到；又由于凸臺與零件內外形邊緣距離均大于(3?3.5)t＝(7.5?8.75)mm，故不會引起邊緣材料往內收縮，造成成形缺陷。 上述分析表明：四個凸臺僅僅發生局部成形。零件落料、沖孔、成形復合過程中，凸臺的成形沒有必要的先后順序。 模具設計 根據零件成形的特點及選用的JC23－40壓力機具有打料橫桿結構，設計了圖2所示模具。 圖2 1.上模板 2.導套 3.墊板 4.固定板 5.模柄 6.頂桿 7.打料桿8.打料板 9.沖孔凸模 10.卸料器 11.落料凹模 12.導柱13.沖孔、成形凸凹模 14.卸料板 15.聚氨酯塊 16.下模板 整個模具工作過程是：坯料置于模具適當位置，沖床滑塊開始下移，落料凹模11與卸料板14共同將坯料壓緊，隨著沖床滑塊的下移，落料凹模11與沖孔、成形凸凹模13作用，當滑塊再下移3mm后，零件外形沖出，此時，卸料器10頂部剛好與固定板4底端接觸，當滑塊繼續下移1.5mm, 卸料器10、沖孔凸模9與沖孔、成形凸凹模13共同作用，完成中部四個凸臺的成形及中間φ20mm孔的沖裁。至此，零件內、外形及凸臺完全成形。 滑塊上移，打料桿7與壓力機打料橫桿相撞，卸料力經打料桿7傳于打料板8，再經頂桿6傳至卸料器10，由卸料器10將加工好的零件推出落料凹模11型腔，與此同時，沖裁完外形的條料經卸料板14作用，完成頂料，余料轉入下一工作循環。 在模具中，卸料器具有成形凸臺及卸料的雙重功能，為防止卸料器旋轉，設計成帶導向、定位的四方結構，并且它與落料凹模型腔保證單面間隙0.03?0.05mm，以保證成形準確、卸料可靠。 成形凸臺的高度尺寸由卸料器相關成形尺寸決定。通過修磨沖孔、成形凸凹模上平面，可調整成形高度尺寸，從而保證成形精度。 效果及結論 模具設計完成后，經制造、試模，生產的零件一次性符合圖樣要求。經過三年多來的使用，生產零件數萬件，產品質量穩定、模具工作可靠。 在這里，小噸位壓力機之所以能一次性加工出零件，從模具工作原理可看出主要得益于模具結構設計時，落料凹模11比卸料器10厚3mm、沖孔凸模9比落料凹模11后3mm與坯料接觸，形成階梯型沖裁，使落料凹模11完成落料后，卸料器及沖孔凸模才開始接觸坯料，而后成形及沖孔。此時，沖裁力為P=1.3×3.14×80×2.5×500=408kN，略大于400kN，只需選取稍大些的落料間隙便可克服。 上述措施的采用，使落料、沖孔、成形復合的“節奏”得到了重新布置，形成了階梯型壓力分布，從而，消除了三者復合后的壓力疊加，使壓力機落料、沖孔、成形復合力不夠的矛盾得到根本解決。 在生產實際中，除階梯型沖裁外，在凸模、凹模上采用不同的斜刃結構，形成斜刃沖裁，可降低沖裁力40%?80%，不過該結構刃口制造及修磨比較復雜，刃口易磨損，主要適用于大型及厚料工件。如若工件表面質量要求不高也可采用加熱沖裁，通過加熱使材料抗剪強度明顯降低，而適當增大沖裁或拉伸等的凸、凹模間隙，均能較好地降低沖裁力，起到小噸位壓力機加工出大零件的功效。 |
