斜撐式離合器保持架沖壓工藝及模具設計

■洛陽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系統(tǒng)上常用的一個部件，為雙保持架結構。由于當前汽車的規(guī)模化生產(chǎn)，對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的需求。本文針對該離合器保持架的特點，進行了工藝分析，并做了多次的工藝試驗，探索出一套行之有效的沖壓工藝，包括工藝中所用的模具，特別是對沖孔模具進行了改進。

一、離合器結構及技術要求

1. 斜撐式離合器結構

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

圖1 斜撐式離合器結構示意圖

2. 保持架技術要求

如圖2、圖3所示內(nèi)外保持架窗孔的長、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，加工重點在于控制保持架圓度、窗孔尺寸精度和等分精度等項目。另外，由于2個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計中要考慮裝夾工件時工件的強度，以及沖制窗孔時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度問題，特在整形工序中多沖壓出一個加強肋，并在沖孔前后各設置了一道切底工序，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)保持架結構尺寸圖

圖3 外保持架結構尺寸圖

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、沖壓模具的設計

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，每道工序都設計有相應的沖壓模具，共計9套模具。各模具的設計情況如下。

1. 內(nèi)保持架沖壓模具設計

（1）切料成形模。內(nèi)保持架的切料成形模結構如圖6所示，其工作原理為：工作時，先將毛坯料平放在凸模上，用擋料銷限定其位置，然后由壓力機通過模柄帶動成形凸凹模向下運動，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、下打料桿推動上、下卸料環(huán)分別將工件和廢料推出，完成整個切料成形過程。

（2）整形模。內(nèi)保持架整形模結構如圖7所示，目的是將工件沖壓出一個加強肋，為沖孔加工做準備。其工作原理為：工作時，先將切料成形后的工件裝入凹模孔內(nèi)，底部靠緊下卸料環(huán)，然后由壓力機通過模柄帶動凸模向下運動，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，完成整個整形過程。

圖6 內(nèi)保持架切料成形模結構示意圖

圖7 內(nèi)保持架整形模結構示意圖

（3）切底模。內(nèi)保持架的加工過程中，安排了2次切底工序，相應的有2套切底模，但除了凸、凹模不同外，其余結構完全一樣。切底模結構如圖8所示，其工作原理為：工作時，將整形后的工件放入凹模上，圓周靠近定位板內(nèi)孔，然后由壓力機通過凸模接頭帶動凸模向下運動，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，最后在壓力機向上運動的過程中，通過2個打料桿推動卸料環(huán)將工件推出，完成整個切底過程。

（4）沖孔模。內(nèi)保持架沖孔模結構如圖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的，沖孔凸、凹模和沖頭等構成的組件可以通過尾部氣缸推拉動，依靠這種沖孔模進行的沖孔加工，適合于當工件的窗孔距端面距離接近于板厚的情況。在該種情況下，為了保證凹模的強度，其端面一般要突出工件端面，這時彈簧卡頭與沖孔凸、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，沖孔難以進行。而采用本設計的雙氣缸沖孔模，在裝夾工件時，沖孔凸、凹模和沖頭等構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，實現(xiàn)沖孔加工。

圖8 內(nèi)保持架切底模結構示意圖

工作原理為：工作時，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構的彈簧卡頭上，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，這時開動壓力機，帶動沖孔模組件完成沖孔工作。待本次窗孔沖制完成后，再由等分間歇機構完成工件的等分，依次完成工件所有窗孔的沖制加工。

2. 外保持沖壓模具設計

（1）切料成形模。外保持架的切料成形模結構如圖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計，通過兩者作用可以一次性沖壓出加強肋，取消整形工序及模具。

工作原理為：工作時，先將毛坯料平放在切料凹模上，用擋料銷限定其位置，然后由壓力機通過凸凹模接頭帶動成形凸凹模和凸模一起向下運動，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、下打料桿推動上、下卸料環(huán)分別將工件推出，完成整個切料成形過程。

（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，其余結構完全相同。切邊模結構如圖11所示，工作原理為：工作時，將切料成形后的工件放入凸模上，內(nèi)徑由定位板定位，然后由壓力機帶動凹模向下運動，在凸模的作用下將工件的外徑邊部切掉，最后在壓力機向上運動的過程中，通過上下卸料環(huán)將工件推出，完成整個切邊過程。

圖9 內(nèi)保持架沖孔模結構示意圖

圖10 外保持架切料成形模結構示意圖

圖11 外保持架切邊模結構示意圖

（3）沖孔模。外保持架沖孔模也為雙氣缸沖孔模，除了由于保持架結構不同所采用的裝夾方式不同以及沖孔部分不同外，其余結構與內(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構如圖12所示。

圖12 外保持架沖孔模結構圖

四、結語

通過生產(chǎn)驗證，本工藝流程以及設計的模具加工的保持架完全能滿足圖樣的各項技術要求，特別是設計的雙氣缸沖孔模，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、離合器設計與選用指南[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2006.

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

[3] 劉致文. 滾動軸承保持架制造技術[M]. 河南：洛陽軸承研究所，2007.