斜撐式超越離合器預(yù)緊彈簧壓彎模具改進(jìn)設(shè)計(jì)

高飛，宗曉明，權(quán)超健，孟鴻超，徐潤(rùn)潤(rùn)

(1.洛陽(yáng)軸承研究所有限公司，河南 洛陽(yáng) 471039；2.河南省高性能軸承技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 洛陽(yáng) 471039；3.滾動(dòng)軸承產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，河南 洛陽(yáng) 471039)

1 引言

斜撐式超越離合器(圖1)在航空領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，其中最典型的應(yīng)用是直升機(jī)主減速器與航空渦輪起動(dòng)機(jī)。預(yù)緊彈簧帶是斜撐式超越離合器的關(guān)鍵部件，在離合器處于楔合狀態(tài)時(shí)，由于楔塊承受的載荷很大，離心力和彈簧力相對(duì)可以忽略，而離合器處于差速超越和全速超越時(shí)，離合器不承受扭矩，預(yù)緊彈簧帶對(duì)楔塊產(chǎn)生作用力，使楔塊貼在離合器外圈和內(nèi)圈上，保證楔塊的接觸位置不變，使離合器隨時(shí)都能進(jìn)入楔合狀態(tài)。預(yù)緊彈簧帶的制造水平直接影響離合器的工作響應(yīng)速度與穩(wěn)定性[1-2]。

圖1 斜撐式超越離合器

目前，航空離合器用預(yù)緊彈簧帶多采用級(jí)進(jìn)復(fù)合沖壓方式加工，工藝流程為：下料→沖級(jí)進(jìn)定位孔→成形→壓彎及整形(圖2)，生產(chǎn)中難度最大的為壓彎工序[3]。目前，預(yù)緊彈簧帶壓彎工序采用的模具結(jié)構(gòu)尺寸精度低，導(dǎo)致產(chǎn)品尺寸精度及形狀精度差[4]，沖壓過(guò)程中壓彎部位易出現(xiàn)微裂紋缺陷，亟須開發(fā)一種尺寸精度高、表面質(zhì)量好、生產(chǎn)效率更高的預(yù)緊彈簧帶加工方法。

圖2 預(yù)緊彈簧生產(chǎn)加工流程

2 加工現(xiàn)狀

改進(jìn)前壓彎模具結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由壓彎凸模、凸模接頭、凹模、定位板、定位銷等組成，模座的導(dǎo)柱、導(dǎo)套采用標(biāo)準(zhǔn)件。首先將工件放入凹模，通過(guò)定位板及定位銷確定工件位置；接著，上模向下運(yùn)動(dòng)，壓彎凸模將工件壓入凹模，完成壓彎成形工序；隨后，上模向上運(yùn)動(dòng)，工件在頂出桿及卸料橡皮的作用下脫離凹模，完成加工，取出工件。

圖3 原壓彎模具結(jié)構(gòu)示意圖

采用原模具生產(chǎn)的預(yù)緊彈簧帶結(jié)構(gòu)如圖4所示，由圖可知，壓彎部位偏移嚴(yán)重，且圓弧尺寸與設(shè)計(jì)尺寸有較大偏差，成品率只有50%左右；模具調(diào)整不方便，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。

圖4 采用原模具生產(chǎn)的預(yù)緊彈簧尺寸及形狀

3 問(wèn)題分析及改進(jìn)

3.1 問(wèn)題分析

根據(jù)壓彎工作原理(圖5)和使用原模具存在的問(wèn)題，從壓彎工序的各環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，并重點(diǎn)關(guān)注凸凹模精度、凸模高度調(diào)整等影響因素。

圖5 壓彎工序示意圖

3.1.1 凹模精度

原模具為整體凹模結(jié)構(gòu)，其中壓彎部位采用線切割加工，先加工成方孔，后鉗工修磨成形。 如圖6所示，需要修整的圓角寬度窄，僅0.9 mm，圓角為0.5 mm，手工方法修整0.5 mm的標(biāo)準(zhǔn)圓角很困難，2次修整之間的尺寸精度一致性較差。

圖6 凹模圓角修整前、后對(duì)比

3.1.2 凸模精度

原模具采用整體凸模(圖7)，兩側(cè)壓彎部位圓弧采用線切割成形，精度可以保證，但中間舌部成形部位無(wú)法采用線切割加工，只能采用手工修磨成形，尺寸不規(guī)整，重復(fù)精度差。

圖7 凸模結(jié)構(gòu)及固定方式

3.1.3 凸模高度調(diào)整靈活度

凸模高度調(diào)整的目的是為了保證工件與凸模舌部的間距，由于坯料是沖壓成形，每批次坯料塑性在合格范圍內(nèi)尺寸都略有差別，通過(guò)調(diào)整凸模高度，可以精確控制舌間距尺寸。由圖7c可知，原模具凸模與凸模座為過(guò)盈配合，剛性固定，模具調(diào)試過(guò)程中無(wú)法進(jìn)行高度調(diào)整，可操作性差。

3.2 改進(jìn)措施

對(duì)原模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，主要提出3點(diǎn)應(yīng)對(duì)措施：

1)將凹模結(jié)構(gòu)由整體型改為左右對(duì)開型，并增加調(diào)整墊塊裝置(圖8)，使凹模工作部位能夠完全采用線切割成形，摒棄鉗工修搓工序，通過(guò)調(diào)整墊塊精確控制縫寬，提高凹模的尺寸精度與調(diào)整靈活性。

圖8 改進(jìn)后凹模結(jié)構(gòu)

2)將凸模由整體型改為分片型(圖9)，左、中、右3部分都可以一次加工成形，省去了手工修磨工序，提高了加工精度與更換的一致性。

圖9 改進(jìn)后凸模結(jié)構(gòu)

3)增加凸模高度調(diào)整裝置(圖10)，改變?cè)鼓９潭ǚ绞健Ｍ鼓Ｃ總€(gè)斜坡上壓一個(gè)內(nèi)六角螺釘，通過(guò)調(diào)整3個(gè)螺釘?shù)膲喝肷疃龋勺杂烧{(diào)整凸模的高度，模具調(diào)整靈活。

圖10 改進(jìn)后凸模固定方式

3.3 改進(jìn)后模具結(jié)構(gòu)

改進(jìn)后預(yù)緊彈簧壓彎模具結(jié)構(gòu)如圖11所示。工作時(shí)，將工件放入左凹模與右凹模上，通過(guò)定位板及定位銷確定工件位置，加工過(guò)程中，上模向下運(yùn)動(dòng)，壓彎凸模將工件壓入凹模，完成壓彎成形工序；隨后，上模向上運(yùn)動(dòng)，工件在頂出桿及卸料橡皮的作用下脫離凹模，完成加工，取出工件。

圖11 改進(jìn)后壓彎模具結(jié)構(gòu)示意圖

4 加工效果

采用新壓彎模具加工的預(yù)緊彈簧如圖12所示(壓彎部位放大圖)，壓彎較均勻，呈左右對(duì)稱狀，此外，壓彎部位的對(duì)稱性與尺寸精度獲得了大幅提升。左側(cè)圓角為0.52 mm，右側(cè)圓角為0.53 mm，較改進(jìn)前(左側(cè)0.52 mm，右側(cè)0.65 mm)均勻性、一致性提高；中心圓角為0.36 mm，較改進(jìn)前的0.42 mm明顯提升。

圖12 采用新模具生產(chǎn)的預(yù)緊彈簧壓彎部位結(jié)構(gòu)

采用新預(yù)緊彈簧壓彎裝置進(jìn)行生產(chǎn)，目前已加工產(chǎn)品1萬(wàn)余件，產(chǎn)品的尺寸精度與均勻性均有大幅提高，裝入超越離合器后工作性能良好，成品率從60%提高到90%。

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)超越離合器用預(yù)緊彈簧帶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及對(duì)原壓彎模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定凹模精度、凸模精度、凸模高度調(diào)整問(wèn)題為造成產(chǎn)品質(zhì)量差的原因。確定了相應(yīng)對(duì)策，對(duì)壓彎模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證，產(chǎn)品尺寸精度良好，合格率由60%提高到了90%，有效提高了加工效率與產(chǎn)品質(zhì)量。