斜撑式超越离合器预紧弹簧压弯模具改进设计

2018-07-22高飞宗晓明权超健孟鸿超徐润润

轴承 2018年3期

高飞，宗晓明，权超健，孟鸿超，徐润润

(1.洛阳轴承研究所有限公司，河南洛阳 471039；2.河南省高性能轴承技术重点实验室，河南洛阳 471039；3.滚动轴承产业技术创新战略联盟，河南洛阳 471039)

1 引言

斜撑式超越离合器(图1)在航空领域有着广泛的应用，其中最典型的应用是直升机主减速器与航空涡轮起动机。预紧弹簧带是斜撑式超越离合器的关键部件，在离合器处于楔合状态时，由于楔块承受的载荷很大，离心力和弹簧力相对可以忽略，而离合器处于差速超越和全速超越时，离合器不承受扭矩，预紧弹簧带对楔块产生作用力，使楔块贴在离合器外圈和内圈上，保证楔块的接触位置不变，使离合器随时都能进入楔合状态。预紧弹簧带的制造水平直接影响离合器的工作响应速度与稳定性[1-2]。

图1 斜撑式超越离合器

目前，航空离合器用预紧弹簧带多采用级进复合冲压方式加工，工艺流程为：下料→冲级进定位孔→成形→压弯及整形(图2)，生产中难度最大的为压弯工序[3]。目前，预紧弹簧带压弯工序采用的模具结构尺寸精度低，导致产品尺寸精度及形状精度差[4]，冲压过程中压弯部位易出现微裂纹缺陷，亟须开发一种尺寸精度高、表面质量好、生产效率更高的预紧弹簧带加工方法。

图2 预紧弹簧生产加工流程

2 加工现状

改进前压弯模具结构如图3所示，主要由压弯凸模、凸模接头、凹模、定位板、定位销等组成，模座的导柱、导套采用标准件。首先将工件放入凹模，通过定位板及定位销确定工件位置；接着，上模向下运动，压弯凸模将工件压入凹模，完成压弯成形工序；随后，上模向上运动，工件在顶出杆及卸料橡皮的作用下脱离凹模，完成加工，取出工件。

图3 原压弯模具结构示意图

采用原模具生产的预紧弹簧带结构如图4所示，由图可知，压弯部位偏移严重，且圆弧尺寸与设计尺寸有较大偏差，成品率只有50%左右；模具调整不方便，严重影响正常生产。

图4 采用原模具生产的预紧弹簧尺寸及形状

3 问题分析及改进

3.1 问题分析

根据压弯工作原理(图5)和使用原模具存在的问题，从压弯工序的各环节进行分析，并重点关注凸凹模精度、凸模高度调整等影响因素。

图5 压弯工序示意图

3.1.1 凹模精度

原模具为整体凹模结构，其中压弯部位采用线切割加工，先加工成方孔，后钳工修磨成形。如图6所示，需要修整的圆角宽度窄，仅0.9 mm，圆角为0.5 mm，手工方法修整0.5 mm的标准圆角很困难，2次修整之间的尺寸精度一致性较差。

图6 凹模圆角修整前、后对比

3.1.2 凸模精度

原模具采用整体凸模(图7)，两侧压弯部位圆弧采用线切割成形，精度可以保证，但中间舌部成形部位无法采用线切割加工，只能采用手工修磨成形，尺寸不规整，重复精度差。

图7 凸模结构及固定方式

3.1.3 凸模高度调整灵活度

凸模高度调整的目的是为了保证工件与凸模舌部的间距，由于坯料是冲压成形，每批次坯料塑性在合格范围内尺寸都略有差别，通过调整凸模高度，可以精确控制舌间距尺寸。由图7c可知，原模具凸模与凸模座为过盈配合，刚性固定，模具调试过程中无法进行高度调整，可操作性差。

3.2 改进措施

对原模具结构进行改进，主要提出3点应对措施：

1)将凹模结构由整体型改为左右对开型，并增加调整垫块装置(图8)，使凹模工作部位能够完全采用线切割成形，摒弃钳工修搓工序，通过调整垫块精确控制缝宽，提高凹模的尺寸精度与调整灵活性。

图8 改进后凹模结构

2)将凸模由整体型改为分片型(图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，提高了加工精度与更换的一致性。

图9 改进后凸模结构

3)增加凸模高度调整装置(图10)，改变原凸模固定方式。凸模每个斜坡上压一个内六角螺钉，通过调整3个螺钉的压入深度，可自由调整凸模的高度，模具调整灵活。

图10 改进后凸模固定方式

3.3 改进后模具结构

改进后预紧弹簧压弯模具结构如图11所示。工作时，将工件放入左凹模与右凹模上，通过定位板及定位销确定工件位置，加工过程中，上模向下运动，压弯凸模将工件压入凹模，完成压弯成形工序；随后，上模向上运动，工件在顶出杆及卸料橡皮的作用下脱离凹模，完成加工，取出工件。

图11 改进后压弯模具结构示意图

4 加工效果

采用新压弯模具加工的预紧弹簧如图12所示(压弯部位放大图)，压弯较均匀，呈左右对称状，此外，压弯部位的对称性与尺寸精度获得了大幅提升。左侧圆角为0.52 mm，右侧圆角为0.53 mm，较改进前(左侧0.52 mm，右侧0.65 mm)均匀性、一致性提高；中心圆角为0.36 mm，较改进前的0.42 mm明显提升。