斜撐式超越離合器預緊彈簧壓彎模具改進設計

高飛，宗曉明，權超健，孟鴻超，徐潤潤

(1.洛陽軸承研究所有限公司，河南 洛陽 471039；2.河南省高性能軸承技術重點實驗室，河南 洛陽 471039；3.滾動軸承產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，河南 洛陽 471039)

1 引言

斜撐式超越離合器(圖1)在航空領域有著廣泛的應用，其中最典型的應用是直升機主減速器與航空渦輪起動機。預緊彈簧帶是斜撐式超越離合器的關鍵部件，在離合器處于楔合狀態(tài)時，由于楔塊承受的載荷很大，離心力和彈簧力相對可以忽略，而離合器處于差速超越和全速超越時，離合器不承受扭矩，預緊彈簧帶對楔塊產(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，使離合器隨時都能進入楔合狀態(tài)。預緊彈簧帶的制造水平直接影響離合器的工作響應速度與穩(wěn)定性[1-2]。

圖1 斜撐式超越離合器

目前，航空離合器用預緊彈簧帶多采用級進復合沖壓方式加工，工藝流程為：下料→沖級進定位孔→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，預緊彈簧帶壓彎工序采用的模具結構尺寸精度低，導致產(chǎn)品尺寸精度及形狀精度差[4]，沖壓過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、表面質量好、生產(chǎn)效率更高的預緊彈簧帶加工方法。

圖2 預緊彈簧生產(chǎn)加工流程

2 加工現(xiàn)狀

改進前壓彎模具結構如圖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，模座的導柱、導套采用標準件。首先將工件放入凹模，通過定位板及定位銷確定工件位置；接著，上模向下運動，壓彎凸模將工件壓入凹模，完成壓彎成形工序；隨后，上模向上運動，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 原壓彎模具結構示意圖

采用原模具生產(chǎn)的預緊彈簧帶結構如圖4所示，由圖可知，壓彎部位偏移嚴重，且圓弧尺寸與設計尺寸有較大偏差，成品率只有50%左右；模具調(diào)整不方便，嚴重影響正常生產(chǎn)。

圖4 采用原模具生產(chǎn)的預緊彈簧尺寸及形狀

3 問題分析及改進

3.1 問題分析

根據(jù)壓彎工作原理(圖5)和使用原模具存在的問題，從壓彎工序的各環(huán)節(jié)進行分析，并重點關注凸凹模精度、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構，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的標準圓角很困難，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、后對比

3.1.2 凸模精度

原模具采用整體凸模(圖7)，兩側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，重復精度差。

圖7 凸模結構及固定方式

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盈配合，剛性固定，模具調(diào)試過程中無法進行高度調(diào)整，可操作性差。

3.2 改進措施

對原模具結構進行改進，主要提出3點應對措施：

1)將凹模結構由整體型改為左右對開型，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 改進后凹模結構

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 改進后凸模結構

3)增加凸模高度調(diào)整裝置(圖10)，改變原凸模固定方式。凸模每個斜坡上壓一個內(nèi)六角螺釘，通過調(diào)整3個螺釘?shù)膲喝肷疃?，可自由調(diào)整凸模的高度，模具調(diào)整靈活。

圖10 改進后凸模固定方式

3.3 改進后模具結構

改進后預緊彈簧壓彎模具結構如圖11所示。工作時，將工件放入左凹模與右凹模上，通過定位板及定位銷確定工件位置，加工過程中，上模向下運動，壓彎凸模將工件壓入凹模，完成壓彎成形工序；隨后，上模向上運動，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 改進后壓彎模具結構示意圖

4 加工效果

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

圖12 采用新模具生產(chǎn)的預緊彈簧壓彎部位結構

采用新預緊彈簧壓彎裝置進行生產(chǎn)，目前已加工產(chǎn)品1萬余件，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 結束語

針對超越離合器用預緊彈簧帶結構特點及對原壓彎模具結構進行分析，確定凹模精度、凸模精度、凸模高度調(diào)整問題為造成產(chǎn)品質量差的原因。確定了相應對策，對壓彎模具結構進行了改進，經(jīng)生產(chǎn)驗證，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)品質量。