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对斜撑块拉拔后的矫直工艺方法进行了分析,采用模拟分析的方法,分析矫直后的材料回弹量对截面形状和工作面直线度的影响,通过对应的工艺试验进行生产制造,最终斜撑块矫直后的成品尺寸符合技术要求。
1 序言
斜撑式离合器由斜撑块、保持架和弹簧组成,其产品结构如图1所示。其中斜撑块(见图2)为离合器中的关键件,斜撑块的内、外工作面为单圆弧,且斜撑块侧面的凸缘在过载情况下会使斜撑块相互邻接,形成一个不能“翻转”的“整体”结构,斜撑块表面进行涂层处理以提高其耐磨性及寿命。
图1 离合器产品结构
a)图样
b)三维模型
图2 斜撑块
由于斜撑块截面的不规则性,传统的加工方法已不能满足生产的需要。根据斜撑块的结构特性,采用冷拉拔工艺加工斜撑块,其工艺路线为:下料→退火→磷化→皂化→拔制→校直→切断→淬、回火→表面处理→检测→成品。
斜撑块冷拉拔型材在拉拔的过程中经塑性变形,获得与模具孔形状、尺寸相同的制品。但在拉拔力消失后存在着长度缩短的趋势,变形程度越大,长度方向缩短的趋势也越大,如果产品四周变形程度不均,弹性后效作用必然使盘卷丝材产生扭曲图片。
斜撑块作为一个异形截面滚子,拉拔后斜撑块的扭曲是不可避免的,拉拔后的斜撑块进行切割试样检测,直线度不能达到产品的技术要求。对于斜撑块这种对直线度要求≤0.01mm的产品来说,拉拔后一定要经过矫直这道工序才能满足技术要求。
2 理论分析
本研究采用有限元软件,选取标准截面斜撑块进行矫直模拟,模拟条件:①坯料长度选取拉拔后的一段进行模拟,材料为弹塑性GCr15Z。②推模速度0.3mm/s。③采用库伦剪切摩擦模型,摩擦因数0.005。④坯料网格单元50000个。
模拟过程分为两个阶段,首先是斜撑块矫直过程,矫直结束后去掉模具,斜撑块释放应力,进行弹性回复,模拟过程如图3所示。
图3 模拟过程
通过追踪不同截面位置的坐标,可以获得不同阶段的坐标。通过进行坐标转换,可以获得各个截面变化规律,不同位置的坐标对比如图4所示。
a)位置1
b)位置2
c)位置3
d)位置4
图4 不同位置的坐标对比
经分析,可得图5所示偏差曲线,斜撑块在矫直过程中回弹对于其截面影响较小,满足斜撑块直线度≤0.01mm的要求。
图5 偏差曲线
3 工艺试验
鉴于斜撑块为异形截面滚子,单向矫直装置无法满足技术要求,因此采用双向矫直装置对产品进行矫直,其原理就是在单向矫直装置的基础上再加一套单向矫直装置,使其互成90°,呈垂直状态。矫直轮及矫直装置设计分别如图6、图7所示。
a)矫直轮1
b)矫直轮2
c)矫直轮3
d)矫直轮4
图6 矫直轮
图7 矫直装置设计
依据制定的工艺,对拉拔后的产品进行矫直处理,矫直后的产品如图8所示
图8 矫直后的产品
4 成品检测
对矫直后的产品成品进行检测,随机抽选不同根上的成品斜撑块10个(见图9),检测结果见表1,斜撑块形状(见图10)、直线度等主要技术指标达到产品技术要求。
图9 成品斜撑块
图10 斜撑块形状
5 结束语
本项目通过对拉拔模进行设计仿真,以及对加工制造、拉拔过程的加工参数、矫直方法进行研究,设计出了精密的拉拔模具和矫直工装,编制了严格的拉拔以及矫直工艺,并且对加工出来的成品斜撑块进行检测,检测结果满足技术要求。
参考文献:
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