圆弧型分离指膜片弹簧加工工艺的制作方法

本发明属于离合器加工技术领域。

背景技术：

膜片弹簧离合器是用膜片弹簧代替了一般螺旋弹簧及分离杆机构而做成的离合器，因为他布置在中央，所以也可算中央离合器。在离合器中采用膜片弹簧做压簧有很多优点。首先，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杆的作用，使得零件数目减少，重量减轻；其次离合器结构大大简化并显著地缩短了离合器的轴向尺寸；再者膜片弹簧具有良好的非线性特性，设计合适可使摩擦片磨损到极限，压紧力仍能维持很少改变，且可减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便。此外，膜片弹簧的安装位置相对离合器的旋转轴线是完全对称的，因此，它的压紧力不会受离心力的影响，很适于高速旋转。

分离轴承按接触面的形式分为两种，平面和弧面。膜片弹簧分离指的形状依据配合的分离轴承接触面的形式分为圆弧形和直指形。

目前分离指为圆弧形的膜片弹簧完整的加工工艺为：落料冲孔-冲槽-精压圆角-起拱淬火-清洗-中温回火-分离指淬火成型-低温回火-抛丸-强压负荷-防锈处理。

直指形膜片弹簧分离指形由于在热处理加工工序过程中不改变分离指的形状，可以采用风冷淬火方式进行淬火。工序中分离指形状为圆弧形的膜片弹簧，落料冲孔、冲槽、精压圆角孔工序为冲压方式加工。起拱淬火工序使用棍棒炉进行加热、起拱模具进行淬火油淬火成型，使用链式炉进行中温回火。使用高频感应方式进行分离指加热，使用液压机进行模具冷却成型淬火。淬火成型使用液压机、模具冷却水成型淬火，需要对膜片弹簧进行精确的定位并需要将膜片弹簧压至盖总成的安装状态进行成型淬火，此膜片弹簧分离指热处理工序的淬火成型制约实现自动化生产。

技术实现要素：

本发明的目的是改变膜片弹簧的加工工艺，分离指采用冲压直接加工出分离指的形状，热处理只做高频加热淬火的圆弧型分离指膜片弹簧加工工艺。

本发明步骤是：落料冲孔-冲槽-精压圆角成型-冲中心孔-起拱淬火-清洗-中温回火-分离指淬火-低温回火-抛丸-强压负荷-防锈处理；

步骤一、精压圆角成型：

s1、落料冲孔：

展开料长度l计算：

式中l——弯曲件展开料长度，单位mm；

l1——弯曲件直边长度，单位mm；

r1、r2——弯曲件内弯曲半径，单位mm；

t——弯曲件原始厚度，单位mm；

x0——中性层内移系数；

θ1、θ2——弯曲件弯曲部分夹角，单位度；

依据工件成品尺寸计算出展开料尺寸l，冲中心孔工序冲中心定位部分到展开料处最小尺寸需要大于料厚t,两者相加向上圆整，确定落料工序中心孔尺寸

计算冲裁力选择冲压设备：

冲裁力f0的计算：

f0＝c×t×t(2)

式中c——冲裁周长，单位mm；

t——冲裁料厚，单位mm；

t——材料抗剪强度，单位mpa；

实际上冲裁时的抗剪强度不仅与材料性质有关，还与材料硬化程度、材料厚度、凸凹模相对间隙(z/t)以及冲裁速度有关，可用如下公式计算：

式中m——与相对间隙有关的系数；

σb——材料抗拉强度，单位mpa；

模具z/t＝0.15，m＝1.2，

式中σs——材料的屈服极限，单位mpa；

考虑到模具刃口的磨损，凸、凹模间隙的波动，材料机械性能的变化，厚度偏差等因素，实际所需冲裁力还需增加30％，即

f＝1.3f0＝1.3ctt(5)

将原材料以外轮廓定位，放到模具上，利用落料冲孔模具对膜簧料片冲裁型孔和中心孔；

s2、冲槽：依据公式(2)(4)(5)计算出冲裁力，选择相应吨位冲床进行冲裁加工，工件以中心孔和一个型孔进行定位加工；

s3、精压圆角成型：精压部分冲裁力计算：精压位置外圆和型孔周边，精压深度h2，冲裁力可按冲裁厚度是h2，即f＝1.3f0＝1.3ch2t(6)

指端形状成型加工冲裁力计算：f1＝πr2tσbk1(7)

其中t——料厚，单位mm；

r2——分离指成型之后圆角半径，单位mm；

σb——材料抗拉强度，单位mpa；

k1——系数，本工艺中取0.18；

本工序冲裁力f等于(6)(7)两部分冲裁力相加；

将上一步获得的料片放置精压成型模具上以中心孔和型孔倒角冲头引导部分进行定位，进行型孔及外圆精压圆角、分离指成型；

步骤二、分离指淬火：

s1、回火之后的膜片弹簧通过自动吸盘摆放至高频加热定位盘上，进行高频加热，加热时间20s；

s2、自动吸盘将加热之后的膜片弹簧放置到冷却模具上，设备自动启动压缩空气冷却淬火，冷却时间14s，淬火之后的工件通过自动吸盘排放至回火炉上。

本发明将原工艺的分离指高频加热压淬成型，更改为冲压直接加工出分离指的形状，热处理只做高频加热淬火，同时淬火介质由原来的冷却水更改为压缩气体，不进行成型处理，实现自动化生产。原工艺热处理成型工序节拍为30秒，冲压成型工序节怕20秒，单件节拍节约10秒，提高了生产效率。

附图说明

图1是膜片弹簧冲压加工成品图；

图2是图1的a-a视图；

图3是落料冲孔示意图；

图4是冲槽示意图；

图5是精压圆角成型示意图；

图6是冲中心孔示意图。

具体实施方式

本发明将膜片弹簧完整的工艺设计为：落料冲孔-冲槽-精压圆角成型-冲中心孔-起拱淬火-清洗-中温回火-分离指淬火-低温回火-抛丸-强压负荷-防锈处理；将原工艺方案中分离指成型由热处理高频淬火成型放到冲压精压圆角工序中，这样即不增加工序又能减少热处理加工中对液压机、对分离指成型模具的需求。同时利用现有分离指形状为直指的膜片弹簧指端淬火加工工艺，实现自动化生产。

图1和图2为膜片弹簧冲压加工成品图纸，冲压工序需要完成落料冲孔、冲槽、精压成型、冲中心孔。

2.1第一步落料冲孔：

展开料长度l计算：

式中l——弯曲件展开料长度，单位mm；

l1——弯曲件直边长度，单位mm；

r1、r2——弯曲件内弯曲半径，单位mm；

t——弯曲件原始厚度，单位mm；

x0——中性层内移系数；

θ1、θ2——弯曲件弯曲部分夹角，单位度。

依据工件成品尺寸计算出展开料尺寸l，冲中心孔工序冲中心定位部分到展开料处最小尺寸需要大于料厚t,两者相加向上圆整，确定落料工序中心孔尺寸

计算冲裁力选择冲压设备：

冲裁力f0的计算：

f0＝c×t×t(2)

式中c——冲裁周长，单位mm；

t——冲裁料厚，单位mm；

t——材料抗剪强度，单位mpa。

实际上冲裁时的抗剪强度不仅与材料性质有关，还与材料硬化程度、材料厚度、凸凹模相对间隙(z/t)以及冲裁速度有关，可用如下公式计算：

式中m——与相对间隙有关的系数；

σb——材料抗拉强度，单位mpa。

本工艺中模具z/t＝0.15，m＝1.2，

式中σs——材料的屈服极限，单位mpa。

考虑到模具刃口的磨损，凸、凹模间隙的波动，材料机械性能的变化，厚度偏差等因素，实际所需冲裁力还需增加30％，即

f＝1.3f0＝1.3ctt(5)

将原材料以外轮廓定位，放到模具上，利用落料冲孔模具对膜簧料片冲裁型孔和中心孔。

2.2第二部冲槽：

依据公式(2)(4)(5)计算出冲裁力，选择相应吨位冲床进行冲裁加工，工件以中心孔和一个型孔进行定位加工。

2.3精压圆角成型

精压部分冲裁力计算：精压位置外圆和型孔周边，图6中虚线部分，精压深度h2，冲裁力可按冲裁厚度是h2，即f＝1.3f0＝1.3ch2t(6)。

指端形状成型加工冲裁力计算：f1＝πr2tσbk1(7)

其中t——料厚，单位mm；

r2——分离指成型之后圆角半径，单位mm；

σb——材料抗拉强度，单位mpa；

k1——系数，本工艺中取0.18；

本工序冲裁力f等于式(6)(7)两部分冲裁力相加。

将上一步获得的料片放置精压成型模具上以中心孔和型孔倒角冲头引导部分进行定位，进行型孔及外圆精压圆角、分离指成型。

2.4冲中心孔

将至部分冲掉，完成冲压成品加工，冲裁力按式(5)进行计算，其中冲裁直径为以型孔定位完成冲裁。

2.5将冲压获得的膜片弹簧料片精压圆角面向下放入加热炉进行加热，加热温度880℃±5℃。加热时间18min,加热之后的料片通过棍棒输送至起拱模具，已膜片弹簧中心孔进行定位，液压机进行压淬，压淬时间2min。

2.6压淬之后的膜片弹簧通过输送链输送至清洗炉，清洗膜片弹簧表面残留的淬火油,清洗时间2min。

2.7清洗之后的膜片弹簧通过自动吸盘摆放至回火炉中，420℃回火，回火时间60min，回火之后自动吸盘将工件摆放至高频加热工作台上。

2.8回火之后的膜片弹簧通过自动吸盘摆放至高频加热定位盘上，进行高频加热，加热时间20s。

2.9自动吸盘将加热之后的膜片弹簧放置到冷却模具上，设备自动启动压缩空气冷却淬火，冷却时间14s，淬火之后的工件通过自动吸盘排放至回火炉上。

2.10链式炉低温回火，温度210℃，时间40min。

2.11回火后的膜片弹簧使用输送车送至抛丸间进行双面抛丸，强度0.14-0.23mm。

2.12抛丸之后的膜片弹簧，放置强压负荷模具上，以产品的外圆周进行定位，启动设备进行自动强压负荷。

2.13负荷值合格的件使用输送车输送至防锈处理区域，使用吊车将膜片弹簧浸入防锈油中，浸放时间15s，取出工件方式料框内沥干防锈油，放入成品架。