竇寒璵 ¹，韓英平 ¹，李彥磊 ¹，周 亮 ²

（1.長春一東離合器股份有限公司，吉林長春 130012； 2.陸軍裝甲兵駐長春地（dì）區軍代室，吉林長春 130012）

摘要：介紹了一種重型卡（kǎ）車用的厚板料、高強度、高（gāo）精度離合器殼體（tǐ）的模具設計方案，係統分析和計算了坯（pī）料尺寸，闡述了成形翻邊、尺（chǐ）寸保證、模具結構設計及厚鋼（gāng）板衝壓、翻邊工藝對零件尺寸精度的（de）影響。

該模（mó）具製造完成後，經實際批量生產驗證，零件成形尺寸精度和製造工藝（yì）滿足（zú）要求，適用於大批量生產製造。

關鍵詞：鋼板（bǎn）；衝壓；高強度；厚板料（liào）；高（gāo）精度；離合器；翻邊中圖分類號：TG385.2 文獻標識碼：B 文章編號：1001-2168（2019）04-0018-06

DOI^：10.16787/j.cnki.1001-2168.dmi.2019.04.006

Die design of stamping part with thick sheet metal and high strength and accuracy

DOU Han-yu¹, HAN Ying-ping¹, LI Yan-lei¹, ZHOU Liang²

(1.Changchun Yidong Clutch Co., Ltd., Changchun, Jilin 130012, China; 2.Armored Forces of the Army in Changchun, Changchun, Jilin 130012, China)

Abstract：A stamping die design for the lorry clutch housing with thick sheet metal and high strength and accuracy was proposed. The size of sheet metal was analyzed and calculated, and the flanging, dimension, die structure were elaborated in detail, also the influence of stamping and flanging process on dimensional accuracy was analyzed. The die has passed the acceptance of dimensional accuracy and the actual verification of mass production, it met the requirements of product dimensional accuracy and manufacturing process, and it was suitable for mass production.

Key words: steel plate; stamping; high strength; thick sheet metal; high accuracy; clutch;

flanging

0 引 言

汽車離合器是整車傳（chuán）動係統的重要零部（bù）件，一般由離合（hé）器蓋總成和從動盤（pán）兩部分組成，從動盤總成聯接變速（sù）箱輸入軸，離合器蓋總（zǒng）成通過螺栓連接發動機飛輪。

離（lí）合器承擔整車動力輸出（chū）中斷、結合、變換擋（dǎng）位和緩解載荷衝擊的作用，且工作時與發動機飛輪同步高速旋轉，因此離合器蓋要求具有足夠的剛度、尺寸精度，為了散（sàn）熱需要（yào），必須設計適當的通風窗口（kǒu）^[1]。

當前重型卡車的發動機動力已達到370 kW以（yǐ）上，離合（hé）器的扭矩容量要超過4 000 N•m，其結構強度要求非常高，殼（ké）體製造需要采用高強度厚板料生產，通常重型卡車（chē）用（yòng）離合器鋼板厚（hòu）度≥5 mm。

離合器作為高速旋轉零件，動平衡要求（qiú）高，且傳動係（xì）統的裝配匹配度也要求高，因此其尺寸精度要求也高，通常公差要求＜0.5身強度（dù）和尺寸精度高的特點。

由於（yú）離合器結（jié）構強度和尺寸精度要求高（gāo），早期的重型卡車（chē）離（lí）合器殼（ké）體采用鑄（zhù）造工藝生產，隨著衝壓技術的發展進步，采用衝壓離合器殼體代替鑄造（zào）殼體，在提高生（shēng）產（chǎn）效率和降低成本方麵發揮了巨大優勢，促進了自（zì）主離合器的發展^[2]。

編輯

但離合器因其高強度的（de）要求，所以采用（yòng）厚（hòu）板料翻邊成形以實（shí）現高 1 離合器殼體結構設計與分析某（mǒu）款離合器殼體為 4 台階圓盤形（xíng）結構，如圖 1 所示，開放圓筒形階梯結構，16個裝配安裝孔呈中心對稱（chēng）分布，翻邊、成形使鋼板材料（liào）呈現壓縮類和伸長類組合（hé）的不（bú）封閉曲線翻邊結構形（xíng）式。

第3級台階處有12條加強筋呈中心對稱，如圖 2所示，結構複雜，需多次拉深、精密衝孔和整形，衝壓生產工藝複雜。

編輯

離合（hé）器殼體的最大外徑為ϕ480 mm，拉深深度分別為28、18 mm，結構尺寸為多台階開（kāi）放圓筒形階梯拉深，周向拉深深度不同，如圖3所示。

編輯

翻邊高度 47 mm，采取壓縮類和伸長類組（zǔ）合的不封閉曲（qǔ）線翻邊工藝成形，零件翻邊成波浪筒形，成形工藝複雜[3]。

零件材料為SPHE鋼板，是一種深衝用（yòng）熱軋軟鋼板及鋼（gāng）帶，對應國內鋼號08AL，材料（liào）厚度7 mm，抗拉強度≥270 MPa，成形內圓角尺寸為 R7 mm。

成形零件屬於（yú）高強度衝壓，且成形麵積大，必須采（cǎi）用大型壓力機（jī），衝壓工藝要（yào）求高。

離合器屬於整車傳動係統的（de）零件，其裝配尺寸和結構尺寸要求（qiú）高，屬（shǔ）於高精度衝壓，零件成形同軸（zhóu）度＜ϕ1 mm，裝（zhuāng）配孔相對中心孔尺寸位置度公差≤0.5 mm，周向角（jiǎo）度公差（chà）±20′。

2 離合器殼體衝壓成（chéng）形工藝分析與設計

通過對零件進行分析並製定了成形工藝，主要由壓形（xíng）、拉深和翻（fān）邊3個工藝（yì）組成。采用工藝（yì）分析圖樣分解計算（suàn），首先對整體拉深的形式簡化工藝計算。將零件拆解成A和B2個不同（tóng）的單元（yuán）分別進行計算，如圖4所示。

編輯

（1）分析並計算毛坯尺寸。拉深件所有尺寸（cùn）按照材料（liào）厚度（dù）中線計算，如圖 5 所示，d₁ 直徑為 ϕ401 mm，d₂直徑為ϕ473 mm，采用最大尺寸計算；一級台階拉深尺（chǐ）寸h₁為33.5 mm，二級台階翻邊尺寸h₂為（wéi）43.5 mm。

編輯

A部分尺寸計算：采用公式D_A²=d₂²+4（d₁×h₁+d₂× h₂）計算可得理論參考（kǎo）值D_A≈599.8 mm，經過實際試製（zhì）後確定采用直徑D_A為566 mm，小於理論計算值，考慮圖5中h₂=43.5 mm翻邊部分可按拉深近似值計算，計算過程中毛（máo）坯直徑取D_A=590 mm。

編輯

B部分（fèn）尺寸（cùn）計算：根據零件尺寸結構（gòu）R=r，如圖 6所示，B部分毛坯直徑尺（chǐ）寸（cùn）：采用公式D_B²=d₂²+4× d₁×H-3.44r×d₁，其中H=23.5 mm，計算可得理論（lùn）參考值D_B≈503.6 mm，經過實際試製後確定采用（yòng）毛坯直徑D_B為566 mm，計算過程中毛（máo）坯直徑取D_B=500 mm。

綜合A、B部分結構尺寸，經過整合計算初步（bù）確定了毛坯尺寸，實際（jì）尺寸通過（guò）試製後核算驗證。在剪板和排樣時考慮到板材的材（cái）料纖維方向，設計了經濟的剪板排樣（見圖7）和（hé）料片排樣尺寸535 mm×535 mm，如圖8所示。

編輯

（2）拉深工藝方（fāng）案分（fèn）析。零件是帶凸緣圓筒形件，由壓形、拉深和翻邊（biān）3種工藝成形，為簡化計算，將壓形（xíng）部分視為拉深，如圖9所示。

編輯

此處隻計算h₁、 H部分的拉深（shēn）係數和拉深次數以決定模具數量，計算過程為：

①h₁、H是同（tóng）一起始平麵（miàn）進行拉深的不（bú）同高度尺寸，按照同類衝（chōng）壓件生產（chǎn）經（jīng）驗分析可采用（yòng）1 次拉深成形；

②拉深（shēn）內圓角 R7 mm（材料厚度 7 mm）；

③材料的相對厚度：100t/D=100×7/500=1.4；拉深係數 m=(d + 2t)/d=(394 + 2 × 7)/480=408/480= 0.85，其中（zhōng），厚度t=7 mm；D_B=500 mm；

④通過材料相對厚（hòu）度和拉深係數的計算，確定可以1次拉深成形，采（cǎi）用壓邊圈不會出現起皺現象（xiàng）；

⑤有壓邊圈（quān）拉深（shēn）力按公式F拉=πdtRm^K₁ 計算，其中，d為拉深件直徑（中線），取394+7=401 mm；t為料厚，7 mm；R_m為材料（liào）抗拉強度，取270 MPa；K1為係（xì）數，取1.1；計算可得：F拉 =3.14×401×7×270×1.1= 2 617 752.06 N^；

⑥^翻邊力采用公式 F翻=0.7KBt2R_m/R+t，按 U 形彎曲力計算，其中，K為安（ān）全係數，取 1.3；B為翻邊寬度，計算約為（wéi）1 350 mm；R_m為材料抗拉強（qiáng）度，270 MPa；t 為料厚，7mm；R為內圓角，取7 mm。計（jì）算可得：F翻=0.7×1.3×1 350×49×270/14=1 160 932.5 N^；⑦^{設備 F 總}=1.2^（F拉+^F翻）=1.2×3 778 684.56 N=4 534 421.472 N^{，即（jí）} F總＞5 000 kN；⑧綜合以上分（fèn）析和（hé）計（jì）算，離合器殼體衝壓工藝流程設計如表1所示。

編輯

3 工藝設（shè）計存在的問題和（hé）解決方（fāng）案

3.1 工（gōng）藝（yì）設計存在的問題（tí）

設計評審是（shì）模具工藝設計的關（guān）鍵環節，一般在工藝流程完成後組織內部評審，在公司的生產實踐中驗（yàn）證該工（gōng）藝方案的可行性，可以開（kāi）展模具設計和製造。

該工藝通過評審（shěn）結合生產實際存在一些（xiē）問題，具體如下。

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