摩擦離合器是在機(jī)械設(shè)計(jì)中用于軸與軸連接，使它們一起回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩的重要件，它具有接合平穩(wěn)、沖擊和振動(dòng)較小等優(yōu)點(diǎn)。其重要組成部分——摩擦片大多根據(jù)使用場(chǎng)合的不同而被設(shè)計(jì)成各種不同式樣，但由于工作條件惡劣，磨損嚴(yán)重，因此需要量大。目前，有許多小型企業(yè)瞄準(zhǔn)了這個(gè)市場(chǎng)，但由于設(shè)備條件的限制，在生產(chǎn)工藝中須采取一些措施才能快速、經(jīng)濟(jì)地制造出來(lái)，以下通過(guò)實(shí)例加以說(shuō)明。
工藝分析
在我公司對(duì)外承攬的技術(shù)業(yè)務(wù)中，有圖1所示外形如墊片，中部需成形四個(gè)凸臺(tái)的摩擦片。采用2.5mm厚45鋼板經(jīng)熱處理45〜52HRC而成，生產(chǎn)批量較大。
圖1
這是一個(gè)沖裁及成形復(fù)合件，由于生產(chǎn)批量較大，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)宜采用沖裁及成形復(fù)合模。依據(jù)沖裁力計(jì)算公式：
P = KLtτ
式中 τ——抗剪強(qiáng)度，取500N/mm2
L——沖裁件的周長(zhǎng)，mm
t——材料厚度，mm
K——安全系數(shù)，取1.3
代入零件相關(guān)數(shù)據(jù)，可計(jì)算出：
摩擦片沖裁力P=1.3×3.14×(80+20)×2.5×500=510kN
依據(jù)沖孔、落料卸料力經(jīng)驗(yàn)公式：P卸 = K卸P
式中
K卸—— 為卸料力系數(shù)，取0.06
P —— 沖孔、落料總沖裁力，N
代入零件相關(guān)數(shù)據(jù)，可計(jì)算出：
摩擦片卸料力P卸=0.06×510=30.6kN
依據(jù)成形力計(jì)算公式：
P = KLtσb
其中 σb——材料抗拉強(qiáng)度，取 65kg/mm2
L——成形部分的周長(zhǎng)，mm
t——料厚，mm
K——為成形系數(shù)，取0.8
代入零件相關(guān)數(shù)據(jù)，可計(jì)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(fù)合力為：510+30.6+229=770kN，自然須選擇770kN以上的壓力機(jī)。
根據(jù)對(duì)方生產(chǎn)設(shè)備僅能選用JC23－40開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)，要想實(shí)行沖孔、落料、成形復(fù)合，沖壓力明顯不足，如將復(fù)合工序調(diào)整為分步實(shí)施的單工序，又必將使生產(chǎn)效率降低、成本上升。
依據(jù)零件結(jié)構(gòu)，其成形高度1.5mm小于料厚t=2.5mm，因此凸臺(tái)成形僅依靠材料自身延伸性能及料厚變化便可達(dá)到；又由于凸臺(tái)與零件內(nèi)外形邊緣距離均大于(3〜3.5)t＝(7.5〜8.75)mm，故不會(huì)引起邊緣材料往內(nèi)收縮，造成成形缺陷。
上述分析表明：四個(gè)凸臺(tái)僅僅發(fā)生局部成形。零件落料、沖孔、成形復(fù)合過(guò)程中，凸臺(tái)的成形沒(méi)有必要的先后順序。
模具設(shè)計(jì)
根據(jù)零件成形的特點(diǎn)及選用的JC23－40壓力機(jī)具有打料橫桿結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了圖2所示模具。
圖2
1.上模板 2.導(dǎo)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(dǎo)柱13.沖孔、成形凸凹模 14.卸料板 15.聚氨酯塊 16.下模板
整個(gè)模具工作過(guò)程是：坯料置于模具適當(dāng)位置，沖床滑塊開(kāi)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(dāng)滑塊再下移3mm后，零件外形沖出，此時(shí)，卸料器10頂部剛好與固定板4底端接觸，當(dāng)滑塊繼續(xù)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(gè)凸臺(tái)的成形及中間φ20mm孔的沖裁。至此，零件內(nèi)、外形及凸臺(tái)完全成形。
滑塊上移，打料桿7與壓力機(jī)打料橫桿相撞，卸料力經(jīng)打料桿7傳于打料板8，再經(jīng)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(shí)，沖裁完外形的條料經(jīng)卸料板14作用，完成頂料，余料轉(zhuǎn)入下一工作循環(huán)。
在模具中，卸料器具有成形凸臺(tái)及卸料的雙重功能，為防止卸料器旋轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)成帶導(dǎo)向、定位的四方結(jié)構(gòu)，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(zhǔn)確、卸料可靠。
成形凸臺(tái)的高度尺寸由卸料器相關(guān)成形尺寸決定。通過(guò)修磨沖孔、成形凸凹模上平面，可調(diào)整成形高度尺寸，從而保證成形精度。
效果及結(jié)論
模具設(shè)計(jì)完成后，經(jīng)制造、試模，生產(chǎn)的零件一次性符合圖樣要求。經(jīng)過(guò)三年多來(lái)的使用，生產(chǎn)零件數(shù)萬(wàn)件，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、模具工作可靠。
在這里，小噸位壓力機(jī)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，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(kāi)始接觸坯料，而后成形及沖孔。此時(shí)，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(fù)合的“節(jié)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(fù)合后的壓力疊加，使壓力機(jī)落料、沖孔、成形復(fù)合力不夠的矛盾得到根本解決。
在生產(chǎn)實(shí)際中，除階梯型沖裁外，在凸模、凹模上采用不同的斜刃結(jié)構(gòu)，形成斜刃沖裁，可降低沖裁力40%〜80%，不過(guò)該結(jié)構(gòu)刃口制造及修磨比較復(fù)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(zhì)量要求不高也可采用加熱沖裁，通過(guò)加熱使材料抗剪強(qiáng)度明顯降低，而適當(dāng)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(jī)加工出大零件的功效。
