斜撐式離合器保持架沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)

■洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司 （河南 471039）

陳懷剛 宗曉明 劉致文 梁興江 王永平

斜撐式離合器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)上常用的一個(gè)部件，為雙保持架結(jié)構(gòu)。由于當(dāng)前汽車的規(guī)?；a(chǎn)，對(duì)離合器的需求也是日漸劇增，作為重要零件的保持架不僅要保證離合器的整體性能要求，還要在量上滿足市場(chǎng)的需求。本文針對(duì)該離合器保持架的特點(diǎn)，進(jìn)行了工藝分析，并做了多次的工藝試驗(yàn)，探索出一套行之有效的沖壓工藝，包括工藝中所用的模具，特別是對(duì)沖孔模具進(jìn)行了改進(jìn)。

一、離合器結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求

1. 斜撐式離合器結(jié)構(gòu)

斜撐式離合器結(jié)構(gòu)如圖1所示，內(nèi)、外保持架結(jié)構(gòu)分別如圖2、圖3所示，其圓周方向都均布14個(gè)矩形窗孔，材料均為1.2mm厚的20#鋼板。

圖1 斜撐式離合器結(jié)構(gòu)示意圖

2. 保持架技術(shù)要求

如圖2、圖3所示內(nèi)外保持架窗孔的長(zhǎng)、寬度公差均為0.05mm，窗孔底面距端面的距離均為1.4-00.1mm，14個(gè)窗孔的圓周等分精度為0 . 15mm，內(nèi)徑圓度為0.02mm。

二、工藝分析及路線制訂

1. 工藝分析

內(nèi)、外保持架均屬薄壁多窗孔沖壓成形零件，各尺寸和精度公差要求嚴(yán)，加工重點(diǎn)在于控制保持架圓度、窗孔尺寸精度和等分精度等項(xiàng)目。另外，由于2個(gè)保持架的窗孔底部距端面距離都僅大于板厚0.2mm，給沖窗孔工序的裝夾、定位以及裝卸造成了不便，所以在工藝制訂和模具設(shè)計(jì)中要考慮裝夾工件時(shí)工件的強(qiáng)度，以及沖制窗孔時(shí)工件的定位和裝卸問題。

2. 工藝路線的制訂

（1）內(nèi)保持架工藝路線。根據(jù)以上的工藝分析，為了解決沖窗孔過程中工件裝夾和沖孔凹模的強(qiáng)度問題，特在整形工序中多沖壓出一個(gè)加強(qiáng)肋，并在沖孔前后各設(shè)置了一道切底工序，分兩次將底切除。內(nèi)保持架沖壓加工流程如圖4所示。

圖2 內(nèi)保持架結(jié)構(gòu)尺寸圖

圖3 外保持架結(jié)構(gòu)尺寸圖

圖4 內(nèi)保持架沖壓加工流程圖

具體的工藝路線為：下料→切料成形→整形→第一次切底→沖窗孔→第二次切底→車端面→光飾→表面處理→成檢。

（2）外保持架工藝路線。與內(nèi)保持架同樣的工藝考慮，外保持的切邊也分為兩道工序，但整形工序和切料成形放在一道工序沖制完成。外保持架沖壓加工流程如圖5所示。

圖5 外保持架沖壓加工流程圖

具體的工藝路線為：下料→切料成形→第一次切底→沖窗孔→第二次切底→車端面→光飾→表面處理→成檢。

三、沖壓模具的設(shè)計(jì)

根據(jù)以上工藝路線的制訂情況，內(nèi)、外保持架分別有5道和4道沖壓工序，每道工序都設(shè)計(jì)有相應(yīng)的沖壓模具，共計(jì)9套模具。各模具的設(shè)計(jì)情況如下。

1. 內(nèi)保持架沖壓模具設(shè)計(jì)

（1）切料成形模。內(nèi)保持架的切料成形模結(jié)構(gòu)如圖6所示，其工作原理為：工作時(shí)，先將毛坯料平放在凸模上，用擋料銷限定其位置，然后由壓力機(jī)通過模柄帶動(dòng)成形凸凹模向下運(yùn)動(dòng)，在凹模、凸模的作用下，一次性將毛坯料沖裁成形，最后通過上、下打料桿推動(dòng)上、下卸料環(huán)分別將工件和廢料推出，完成整個(gè)切料成形過程。

（2）整形模。內(nèi)保持架整形模結(jié)構(gòu)如圖7所示，目的是將工件沖壓出一個(gè)加強(qiáng)肋，為沖孔加工做準(zhǔn)備。其工作原理為：工作時(shí)，先將切料成形后的工件裝入凹?？變?nèi)，底部靠緊下卸料環(huán)，然后由壓力機(jī)通過模柄帶動(dòng)凸模向下運(yùn)動(dòng)，在凹模和下卸料環(huán)的作用下沖裁出所需的形狀，最后再通過上、下卸料環(huán)的作用，將沖壓后的工件推出，完成整個(gè)整形過程。

圖6 內(nèi)保持架切料成形模結(jié)構(gòu)示意圖

圖7 內(nèi)保持架整形模結(jié)構(gòu)示意圖

（3）切底模。內(nèi)保持架的加工過程中，安排了2次切底工序，相應(yīng)的有2套切底模，但除了凸、凹模不同外，其余結(jié)構(gòu)完全一樣。切底模結(jié)構(gòu)如圖8所示，其工作原理為：工作時(shí)，將整形后的工件放入凹模上，圓周靠近定位板內(nèi)孔，然后由壓力機(jī)通過凸模接頭帶動(dòng)凸模向下運(yùn)動(dòng)，在凹模的作用下將工件的底部切掉，料芯通過凹模內(nèi)孔排出，最后在壓力機(jī)向上運(yùn)動(dòng)的過程中，通過2個(gè)打料桿推動(dòng)卸料環(huán)將工件推出，完成整個(gè)切底過程。

（4）沖孔模。內(nèi)保持架沖孔模結(jié)構(gòu)如圖9所示，為雙氣缸沖孔模，其中頭部氣缸用來夾緊工件且是固定不動(dòng)的，沖孔凸、凹模和沖頭等構(gòu)成的組件可以通過尾部氣缸推拉動(dòng)，依靠這種沖孔模進(jìn)行的沖孔加工，適合于當(dāng)工件的窗孔距端面距離接近于板厚的情況。在該種情況下，為了保證凹模的強(qiáng)度，其端面一般要突出工件端面，這時(shí)彈簧卡頭與沖孔凸、凹模和沖頭之間的空間受到限制，工件不能安裝到彈簧卡頭上，沖孔難以進(jìn)行。而采用本設(shè)計(jì)的雙氣缸沖孔模，在裝夾工件時(shí)，沖孔凸、凹模和沖頭等構(gòu)成的組件可與工件拉開一定距離以保證安裝空間，工件就可以順利地裝夾到彈簧卡頭上，實(shí)現(xiàn)沖孔加工。

圖8 內(nèi)保持架切底模結(jié)構(gòu)示意圖

工作原理為：工作時(shí)，先通過尾部氣缸將沖孔模組件從工作位置拉開一定距離，將工件安裝到夾緊機(jī)構(gòu)的彈簧卡頭上，再由頭部氣缸通過相連的錐形拉桿將彈簧卡頭拉緊，這樣保持架就固定在了彈簧卡頭上，然后再通過尾部氣缸將沖孔模組件推回到工作位置，這時(shí)開動(dòng)壓力機(jī)，帶動(dòng)沖孔模組件完成沖孔工作。待本次窗孔沖制完成后，再由等分間歇機(jī)構(gòu)完成工件的等分，依次完成工件所有窗孔的沖制加工。

2. 外保持沖壓模具設(shè)計(jì)

（1）切料成形模。外保持架的切料成形模結(jié)構(gòu)如圖10所示，與內(nèi)保持架切料成形模不同，外保持架成形模的成形凸凹模和下卸料板都有階梯狀的設(shè)計(jì)，通過兩者作用可以一次性沖壓出加強(qiáng)肋，取消整形工序及模具。

工作原理為：工作時(shí)，先將毛坯料平放在切料凹模上，用擋料銷限定其位置，然后由壓力機(jī)通過凸凹模接頭帶動(dòng)成形凸凹模和凸模一起向下運(yùn)動(dòng)，在凹模、翻邊凸凹模和下卸料板的作用下，一次性將毛坯料沖裁成形，料芯通過翻邊凸凹模內(nèi)孔排出，最后通過上、下打料桿推動(dòng)上、下卸料環(huán)分別將工件推出，完成整個(gè)切料成形過程。

（2）切邊模。外保持架切邊分2道工序，切邊模也有2套，但除了凸、凹模不同外，其余結(jié)構(gòu)完全相同。切邊模結(jié)構(gòu)如圖11所示，工作原理為：工作時(shí)，將切料成形后的工件放入凸模上，內(nèi)徑由定位板定位，然后由壓力機(jī)帶動(dòng)凹模向下運(yùn)動(dòng)，在凸模的作用下將工件的外徑邊部切掉，最后在壓力機(jī)向上運(yùn)動(dòng)的過程中，通過上下卸料環(huán)將工件推出，完成整個(gè)切邊過程。

圖9 內(nèi)保持架沖孔模結(jié)構(gòu)示意圖

圖10 外保持架切料成形模結(jié)構(gòu)示意圖

圖11 外保持架切邊模結(jié)構(gòu)示意圖

（3）沖孔模。外保持架沖孔模也為雙氣缸沖孔模，除了由于保持架結(jié)構(gòu)不同所采用的裝夾方式不同以及沖孔部分不同外，其余結(jié)構(gòu)與內(nèi)保持架沖孔模完全一樣，工作原理也基本一樣，這里就不再詳述。裝夾及沖孔部分的結(jié)構(gòu)如圖12所示。

圖12 外保持架沖孔模結(jié)構(gòu)圖

四、結(jié)語(yǔ)

通過生產(chǎn)驗(yàn)證，本工藝流程以及設(shè)計(jì)的模具加工的保持架完全能滿足圖樣的各項(xiàng)技術(shù)要求，特別是設(shè)計(jì)的雙氣缸沖孔模，在解決工件裝夾的問題后，能夠在保證產(chǎn)品加工質(zhì)量的前提下，生產(chǎn)效率大大提高，而且可以滿足產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)要求。

[1] 阮忠唐.聯(lián)軸器、離合器設(shè)計(jì)與選用指南[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[2] 李碩本. 沖壓工藝學(xué)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982.

[3] 劉致文. 滾動(dòng)軸承保持架制造技術(shù)[M]. 河南：洛陽(yáng)軸承研究所，2007.