斜撑式离合器保持架冲压工艺及模具设计

■洛阳轴研科技股份有限公司 （河南 471039）

陈怀刚 宗晓明 刘致文 梁兴江 王永平

斜撑式离合器是汽车传动系统上常用的一个部件，为双保持架结构。由于当前汽车的规模化生产，对离合器的需求也是日渐剧增，作为重要零件的保持架不仅要保证离合器的整体性能要求，还要在量上满足市场的需求。本文针对该离合器保持架的特点，进行了工艺分析，并做了多次的工艺试验，探索出一套行之有效的冲压工艺，包括工艺中所用的模具，特别是对冲孔模具进行了改进。

一、离合器结构及技术要求

1. 斜撑式离合器结构

斜撑式离合器结构如图1所示，内、外保持架结构分别如图2、图3所示，其圆周方向都均布14个矩形窗孔，材料均为1.2mm厚的20#钢板。

图1 斜撑式离合器结构示意图

2. 保持架技术要求

如图2、图3所示内外保持架窗孔的长、宽度公差均为0.05mm，窗孔底面距端面的距离均为1.4-00.1mm，14个窗孔的圆周等分精度为0 . 15mm，内径圆度为0.02mm。

二、工艺分析及路线制订

1. 工艺分析

内、外保持架均属薄壁多窗孔冲压成形零件，各尺寸和精度公差要求严，加工重点在于控制保持架圆度、窗孔尺寸精度和等分精度等项目。另外，由于2个保持架的窗孔底部距端面距离都仅大于板厚0.2mm，给冲窗孔工序的装夹、定位以及装卸造成了不便，所以在工艺制订和模具设计中要考虑装夹工件时工件的强度，以及冲制窗孔时工件的定位和装卸问题。

2. 工艺路线的制订

（1）内保持架工艺路线。根据以上的工艺分析，为了解决冲窗孔过程中工件装夹和冲孔凹模的强度问题，特在整形工序中多冲压出一个加强肋，并在冲孔前后各设置了一道切底工序，分两次将底切除。内保持架冲压加工流程如图4所示。

图2 内保持架结构尺寸图

图3 外保持架结构尺寸图

图4 内保持架冲压加工流程图

具体的工艺路线为：下料→切料成形→整形→第一次切底→冲窗孔→第二次切底→车端面→光饰→表面处理→成检。

（2）外保持架工艺路线。与内保持架同样的工艺考虑，外保持的切边也分为两道工序，但整形工序和切料成形放在一道工序冲制完成。外保持架冲压加工流程如图5所示。

图5 外保持架冲压加工流程图

具体的工艺路线为：下料→切料成形→第一次切底→冲窗孔→第二次切底→车端面→光饰→表面处理→成检。

三、冲压模具的设计

根据以上工艺路线的制订情况，内、外保持架分别有5道和4道冲压工序，每道工序都设计有相应的冲压模具，共计9套模具。各模具的设计情况如下。

1. 内保持架冲压模具设计

（1）切料成形模。内保持架的切料成形模结构如图6所示，其工作原理为：工作时，先将毛坯料平放在凸模上，用挡料销限定其位置，然后由压力机通过模柄带动成形凸凹模向下运动，在凹模、凸模的作用下，一次性将毛坯料冲裁成形，最后通过上、下打料杆推动上、下卸料环分别将工件和废料推出，完成整个切料成形过程。

（2）整形模。内保持架整形模结构如图7所示，目的是将工件冲压出一个加强肋，为冲孔加工做准备。其工作原理为：工作时，先将切料成形后的工件装入凹模孔内，底部靠紧下卸料环，然后由压力机通过模柄带动凸模向下运动，在凹模和下卸料环的作用下冲裁出所需的形状，最后再通过上、下卸料环的作用，将冲压后的工件推出，完成整个整形过程。

图6 内保持架切料成形模结构示意图

图7 内保持架整形模结构示意图

（3）切底模。内保持架的加工过程中，安排了2次切底工序，相应的有2套切底模，但除了凸、凹模不同外，其余结构完全一样。切底模结构如图8所示，其工作原理为：工作时，将整形后的工件放入凹模上，圆周靠近定位板内孔，然后由压力机通过凸模接头带动凸模向下运动，在凹模的作用下将工件的底部切掉，料芯通过凹模内孔排出，最后在压力机向上运动的过程中，通过2个打料杆推动卸料环将工件推出，完成整个切底过程。

（4）冲孔模。内保持架冲孔模结构如图9所示，为双气缸冲孔模，其中头部气缸用来夹紧工件且是固定不动的，冲孔凸、凹模和冲头等构成的组件可以通过尾部气缸推拉动，依靠这种冲孔模进行的冲孔加工，适合于当工件的窗孔距端面距离接近于板厚的情况。在该种情况下，为了保证凹模的强度，其端面一般要突出工件端面，这时弹簧卡头与冲孔凸、凹模和冲头之间的空间受到限制，工件不能安装到弹簧卡头上，冲孔难以进行。而采用本设计的双气缸冲孔模，在装夹工件时，冲孔凸、凹模和冲头等构成的组件可与工件拉开一定距离以保证安装空间，工件就可以顺利地装夹到弹簧卡头上，实现冲孔加工。

图8 内保持架切底模结构示意图

工作原理为：工作时，先通过尾部气缸将冲孔模组件从工作位置拉开一定距离，将工件安装到夹紧机构的弹簧卡头上，再由头部气缸通过相连的锥形拉杆将弹簧卡头拉紧，这样保持架就固定在了弹簧卡头上，然后再通过尾部气缸将冲孔模组件推回到工作位置，这时开动压力机，带动冲孔模组件完成冲孔工作。待本次窗孔冲制完成后，再由等分间歇机构完成工件的等分，依次完成工件所有窗孔的冲制加工。

2. 外保持冲压模具设计

（1）切料成形模。外保持架的切料成形模结构如图10所示，与内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阶梯状的设计，通过两者作用可以一次性冲压出加强肋，取消整形工序及模具。

工作原理为：工作时，先将毛坯料平放在切料凹模上，用挡料销限定其位置，然后由压力机通过凸凹模接头带动成形凸凹模和凸模一起向下运动，在凹模、翻边凸凹模和下卸料板的作用下，一次性将毛坯料冲裁成形，料芯通过翻边凸凹模内孔排出，最后通过上、下打料杆推动上、下卸料环分别将工件推出，完成整个切料成形过程。

（2）切边模。外保持架切边分2道工序，切边模也有2套，但除了凸、凹模不同外，其余结构完全相同。切边模结构如图11所示，工作原理为：工作时，将切料成形后的工件放入凸模上，内径由定位板定位，然后由压力机带动凹模向下运动，在凸模的作用下将工件的外径边部切掉，最后在压力机向上运动的过程中，通过上下卸料环将工件推出，完成整个切边过程。

图9 内保持架冲孔模结构示意图

图10 外保持架切料成形模结构示意图

图11 外保持架切边模结构示意图

（3）冲孔模。外保持架冲孔模也为双气缸冲孔模，除了由于保持架结构不同所采用的装夹方式不同以及冲孔部分不同外，其余结构与内保持架冲孔模完全一样，工作原理也基本一样，这里就不再详述。装夹及冲孔部分的结构如图12所示。

图12 外保持架冲孔模结构图

四、结语

通过生产验证，本工艺流程以及设计的模具加工的保持架完全能满足图样的各项技术要求，特别是设计的双气缸冲孔模，在解决工件装夹的问题后，能够在保证产品加工质量的前提下，生产效率大大提高，而且可以满足产品的大批量生产要求。

[1] 阮忠唐.联轴器、离合器设计与选用指南[M]. 北京：化学工业出版社，2006.

[2] 李硕本. 冲压工艺学[M]. 北京：机械工业出版社，1982.

[3] 刘致文. 滚动轴承保持架制造技术[M]. 河南：洛阳轴承研究所，2007.