CN1546879A

CN1546879A - 汽车离合器金属盘片零件成型压淬加工方法及设备

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Publication number: CN1546879A
Application number: CNA2003101126494A
Authority: CN
Inventors: 高纪清
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-12-11
Filing date: 2003-12-11
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2023-12-11
Also published as: CN1234975C

Abstract

一种适用于钢或合金钢类膜片弹簧、减振盘等汽车离合器盘片的成型压淬加工方法及压淬模，应用带内喷液冷却系统的专用压淬模具，与压淬机(包括压力机械、淬火喷液系统、辅助台面)组合成压淬系统，使加热到淬火温度的盘片类金属零件在一定压力状态下完成成型和淬火工序，两道工序在同一模具内瞬时完成，既确保零件的形态与模具完全吻合，避免了成型变形和淬火变形，又高质量地完成淬火工艺。

Description

汽车离合器金属盘片零件成型压淬加工方法及设备

技术领域

本发明涉及汽车离合器盘片类金属零件加工方法及设备，具体涉及一种利用压淬模一次完成膜片弹簧、减振盘等离合器盘片成型和淬火两道工序的加工方法，以及压淬模结构。

背景技术

汽车离合器是传递汽车发动机动力的关键部件，在汽车行驶过程中操作频繁。为了保证离合器良好的运行状态，对离合器从动盘总成和压板总成的平面度提出了较高的要求，而在制造过程中总成平面度主要是由离合器盘片类金属零件的形状精度(平面度)决定的。由于膜片弹簧、减振盘等金属零件在成型后不能采用磨削工艺来提高其平面度，因而在制造过程中一直是一个较难处理的问题。

传统的加工方法是在冲压设备上完成成型工序，经热处理淬火后，在回火过程中应用回火夹具进行整形，见附图1所示。这种传统的加工工艺具有明显的缺点：

1、零件的加工精度难以保证

由于膜片弹簧、减振盘等金属零件的平面度一般要求在0.15mm以内，最大不能超过0.2mm；膜片弹簧的成型角度误差不能大于±10′。这样高的技术要求按照传统的加工工艺是难以保证的，因此导致生产实践中合格率不超过50％。另外，这类零件一旦成型后，如果达不到精度要求，无法再次通过整形来提高零件精度，只能用作维修备件或者按等外品处理，无法利用的只能作报废处理，给产品质量和企业经济效益带来很大的影响。

2、工艺时间长，耗能大，成本高

由于在回火过程中需校正淬火时产生的零件变形，因而必须采用回火夹具。由于采用了回火夹具，加工过程中需要投入较多的人力、物力。在装夹过程中，需要操作工一片片装夹(如：减振盘回火需一片工件一片夹具间隔地装夹)，夹紧后装入回火炉中加热保温，出炉时再次加压夹紧，待冷却后才能一片片拆卸、检验。由于是采用夹具一起加热，因而保温时间一般都需在4小时以上才能达到内外温度一致，能源消耗很大，产品的工艺成本很高，工艺流程的时间也很长。同时，回火夹具由于长期在400℃左右的状况下使用，氧化消耗得很快，需要经常更新，也加大了生产的成本。

针对上述问题，要克服冷冲成型工件精度难保证和热处理淬火易变形的难题，本发明人提出了在保证金属零件淬火温度时，利用金属奥氏体超塑性的特性，在特制的压淬系统中采用专用模具完成成型、淬火的工序，以达到在模具内一次性完成压力定型和淬火两种工序的加工方法及相应模具。

发明内容

为达到上述第一目的，本发明采用的技术方案是：一种汽车离合器金属盘片零件成型压淬加工方法，先将金属盘片毛坯加热至淬火温度，然后紧接着在一个带内喷冷却液系统的压淬模具内一次完成热压成型和淬火两道工序，其中，先利用奥氏体超塑性特性对金属盘片毛坯进行热压成型，当热压变形结束时立即开启内喷冷却液系统对金属盘片进行淬火，淬火处理在压紧成型状态下进行。

上述方案的有关内容解释如下：

1、本发明仅适用于钢铁类(包括合金钢类)膜片弹簧、减振盘等离合器盘片的加工。

2、本发明加工方法主要针对于离合器盘片的成型加工和淬火处理，有关盘片成型加工之前的工艺和淬火处理之后的工艺可以采用现有公知技术。比如，上述方案中，金属盘片毛坯是指以钢板为原料，经下料、冲孔工序制成的工件，如果该工件的厚度不均匀，还要对其进行平面磨削处理。在上述压淬处理后，按照常规工艺还要对金属盘片加热回火等。

3、上述方案中，为了即时把握淬火时间，采用合模时的压力参数来控制淬为冷却液喷液系统的开启和关闭，当压力机械施加于模具的合模压力达到设定压力参数时，由压力传感器输出电信号开启内喷液系统的控制阀；当合模压力低于该设定压力参数时，压力传感器输出电信号关闭内喷液系统的控制阀，停止模内喷液。压力参数设定原则：确保工件成型到位，而工件表面不产生压痕。

4、上述淬火处理中，压淬模对金属盘片施加的压力包含两种情况，第一种是压力不断增加，直到设定的最大压力为止，见图10所示，G表示热压成型区，H表示淬火区，A₂为淬火起始点，其对应的T_A2为淬火开始时间，P₁为淬火开始时的压力；B₂为淬火冷却停止点，其对应的T_B2为淬火结束时间，P₂为淬火结束时的压力。第二种是压力保持不变，见图9所示，G表示热压成型区，H表示淬火区，A₁为淬火起始点，其对应的T_A1为淬火开始时间，P₁为淬火开始时的压力；B₁为淬火冷却停止点，其对应的T_B1为淬火结束时间，P₁为淬火结束时的压力。

为达到上述第二目的，本发明采用的技术方案是：一种汽车离合器金属盘片零件成型压淬模，主要由上模、下模、定位顶杆和压簧组成，其中：

上模与下模的模面相对，且模面的外形与金属盘片最终成型形状一致；

上模与下模两者中，一个在模面上均匀设置导流槽，另一个在模面上均匀设置导流槽的同时，还在模体内设置导流孔，导流孔与模面的导流槽连通，以构成导流通道；必要时，导流槽可制成其他几何形态(比如渐开线形)，或兼做用于避让工件表面凸起结构的通道。

定位顶杆位于下模中心位置，其顶部设有一定位凸起，该定位凸起与金属盘片的中心孔相配，底部与压簧接触，杆身座落在下模的中心孔中，并与中心孔构成上下方向的滑动配合。

上述方案的有关内容解释如下：

1、上述方案中，导流孔是冷却液导入模具内与工件直接接触的通道。该通道可以设在上模内，也可以设在下模内。一般情况下，下模固定，上模运动，因此将导流通道设在下模内较好，但也不排除导流通道设在上模的可能性，故本发明从保护角度包含这两种情况。

2、上述方案中，为了保证冷却液在模具内均匀喷洒，将模面上的导流槽设计成由周向的环形槽与径向的直槽交叉互通构成，环形槽从内向外间隔分布，直槽沿圆周方向间隔分布，各导流槽之间所形成的众多齿面，自然地分布于整个模面。导流孔沿每条环形槽均匀分布。

3、上述方案中，为了进一步提高均匀喷洒效果，可以在设置导流孔的模体背面配设一导液模，该导液模周向均匀设置若干个冷却液接入口，内部对应接入口设置通道，配合面从内向外设置若干圈环形槽，每条环形槽分别与每个通道连通。当导液模安装在上模或下模背面时，冷却液可以更均匀的进入模具内，冷却液接入口数量可以按工件所需的冷却量来确定。

4、上述方案中，为了便于排液，在定位顶杆中心设排液孔，该排液孔与外部连通。为了防止冷却液外溅在上模或下模模面外围设置模罩。

本发明原理以及与传统工艺的区别如下：

1、本发明设计构思及效果

本发明方法采用在奥氏体状态下(即淬火温度状态，一般高于金属材料临界淬火温度10～20摄氏度)成型，由于奥氏体具有超塑性的特性，因而在此温度下工件成型非常容易，能保证工件的成型精度；成型后即时在模具内并在压力状态下完成冷却淬火工序，无淬火变形的产生。由于彻底克服了冷冲成型零件尺寸反弹和加热淬火变形的难题，因而在后续的回火工艺中也无需再用夹具校形，简化了工艺流程，缩短了加工时间，大大降低了能源消耗，加工时间和能源消耗减少50％以上，产品确保全部合格，生产效率和经济效益成倍提高。最主要的是，彻底解决了困扰我国多年的汽车离合器膜片弹簧的热处理难题，为高档离合器的国产化创造了条件。

2、采用本发明加工方法与传统工艺的区别

(1)传统工艺的流程，参见图1所示：

板材下料、冲孔为毛坯→冲压模具内成型→自由状态下加热淬火→夹具状态下加热回火→出炉再次夹紧校形

(2)采用本发明后的流程，参见图2所示：

板材下料、冲孔→毛坯加热至淬火温度→在压淬模内成型、在压紧状态下淬火→散装加热回火

3、本发明成型压淬工艺的特点

应用带内喷液冷却系统的专用压淬模具，与压淬机(包括压力机械、淬火喷液系统、辅助台面)组合成压淬系统，使加热到淬火温度的盘片类金属零件在一定压力状态下完成成型和淬火工序，两道工序在同一模具内瞬时完成，确保盘片的形态与模具完全吻合，避免了成型变形和淬火变形。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明技术可靠性高。成型、淬火同时完成，成型精度高，盘片平面度能确保控制在工件板材本身的厚度公差范围内，实现了工件的无变形成型；淬火硬度均匀性好，技术性能稳定，完全能满足产品技术要求，加工的工件外形尺寸可达到φ450mm左右。

2、本发明工艺流程短，易操作。由于两道工序合一，不但省去了大量的人力、物力，设备自动化程度高，工人操作也非常简便，生产效率高。

3、本发明经济效益好。由于成型淬火后，零件无变形，简化后续的回火，只需按一般工件散装回火即可，由于零件的厚度薄(一般不超过5mm)，一般仅需保温0.5小时就能满足技术要求，因而大大降低了能源消耗，工艺成本仅为传统工艺的几分之一。压淬模和压淬系统设备造价低，易于制作，性能稳定，具有较高的经济效益，并且易于推广应用。

附图说明

附图1为现有传统加工工艺流程图。

附图2为本发明加工工艺流程图。

附图3为本发明膜片弹簧压淬模实施例结构剖视图。

附图4为图3中下模的模面视图。

附图5为图3中导液模的俯视图。

附图6为图3中上模的模面视图。

附图7为汽车离合器膜片弹簧主视图。

附图8为图7的左视图。

附图9为合模压力与淬火时间关系图(一)。

附图10为合模压力与淬火时间关系图(二)。

附图11为本发明减振盘压淬模实施例结构剖视图。

以上附图中：1、模座连接体；2、上模座；3、上模；4、模罩；5、定位顶杆；6、下模；7、导液模；8、接头；9、密封圈；10、下模座；11、螺钉；12、销；13、螺钉；14、螺钉；15、压簧；16、销；17、螺钉；18、销；19、膜片弹簧；20、减振盘；21、环形槽；22、直槽；23、导流孔；24、环形槽；25、直槽；26、环形槽。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：一种汽车离合器膜片弹簧成型压淬加工方法及压淬模。

一、膜片弹簧压淬模

实现本发明加工方法的关键是压淬模具。参见图3所示，压淬模由上模3、下模6、上模座2、下模座10、定位顶杆5、压簧15、模座连接体1、导液模7和模罩4组成。

上模3与下模6的模面相对，主要是为了完成膜片弹簧的成型，其模面的形状与膜片弹簧最终成型尺寸设计一致。为了使热压成型和淬火处理工序一次性在模具内完成，下模6的模面上设置导流槽，模体内设置导流孔23，导流孔23与导流槽连通构成内喷液通道；上模3的模面上设置导流槽。为了确保冷却液在模具内均匀喷洒，保证膜片弹簧淬火后的硬度均匀，模面上均匀地分布冷却液导流孔和导流槽，具体是：下模6模面上的导流槽由周向的环形槽21与径向的直槽22交叉互通构成，环形槽21由3条组成，从内向外一圈一圈间隔分布，直槽4mm沿圆周方向间隔分布，见图4所示。下模6的环形槽21中设导流孔23，且导流孔23沿每条环形槽21均匀分布。上模3模面上的导流槽由若干条周向的环形槽24和径向的直槽25交叉互通构成，环形槽24从内向外一圈一圈间隔分布，直槽4mm沿圆周方向间隔分布，见图6所示。

导液模7是为使冷却液均匀进入模具而设计的，其紧贴下模6底面，该导液模7周向均匀设置6个冷却液接入口，接入口分别通过密封圈9与接头8连接，将冷却液喷洒系统与压淬模连接。导液模7内部对应接入口设置通道，与下模6底面紧贴的配合面从内向外设置3圈环形槽26，该环形槽26与下模6底面导流孔23对应，每条环形槽26分别与每个接入通道连通。

定位顶杆5位于下模6中心位置，其顶部设有一定位凸起，该定位凸起与膜片弹簧的中心孔相配，底部与压簧15接触，杆身座落在下模6的中心孔中，并与中心孔构成上下方向的滑动配合。定位顶杆5主要对膜片弹簧起导向和支撑作用，确保模具在闭合时自动修正膜片弹簧在模具中的位置，并且确保膜片弹簧在成型前能浮离模具，避免已加热到淬火温度的膜片弹簧过早接触模面而引起降温，防止淬火缺陷。定位顶杆5中心设排液孔，该排液孔与回流集液系统连通。

模罩4是防止冷却液外溅的构件，固定在上模3的外围，其延伸出的罩体设在上模3与下模6模面外围，以遮挡冷却液外溅，见图3所示。上模座2、下模座10和模座连接体1辅助构件，便于模具的安装和调试。

二、压淬机

压淬机是完成本发明方法的配套设备，它由压力机械、冷却液喷洒系统及辅助台面组成(由于是公知技术，所以未给出图示)。压淬机与专用压淬模一起构成一个整体联动系统。

三、成型压淬过程

先将膜片弹簧毛坯加热至淬火温度，然后紧接着把膜片弹簧毛坯置于压淬模定位顶杆5的定位凸起上，启动压力机械使上模3与下模6快速闭合。起初，上模3与下模6利用奥氏体超塑性特性对加热的膜片弹簧毛坯进行热压成型，当压力机械施加于模具的压力达到设定的压力参数时(此时已完成热压成型)，由压力传感器(如电接点压力表)输出一电信号给喷液系统的控制阀(如电磁阀、电液阀)，开启模具内喷液进行冷却。冷却液(即淬火介质，如冷却油等)经导流孔、导流槽直接喷向已成型的膜片弹簧，对其进行淬火处理，淬火处理过程中膜片弹簧在上下模中处于压紧成型状态。完成淬火工序后冷却液经集液系统流回贮槽循环使用，贮槽带有水冷热交换器，以保证冷却液的温度满足工艺要求。当模具开启时，合模压力低于设定的参数，压力传感器输出电信号关闭内喷液系统的控制阀，停止模内喷液，已压淬成型的膜片弹簧在压簧15作用下由定位顶杆5自动顶出，从而在压淬模具内一次完成热压成型和淬火两道工序。压淬处理后可以对散装的膜片弹簧加热回火。

实施例二：一种汽车离合器减振盘成型压淬加工方法及压淬模。

一、减振盘压淬模

参见图11所示，压淬模由上模3、下模6、上模座2、下模座10、定位顶杆5、压簧15、模座连接体1、导液模7和模罩4组成。与实施例一相比不同之处在于上模3和下模6的模面形状。其它基本结构与实施例一相同，不再重复描述。

二、压淬机

与实施例一相同，不再重复描述。

三、成型压淬过程

与实施例一相同，不再重复描述。

Claims

1、一种汽车离合器金属盘片零件成型压淬加工方法，其特征在于：先将金属盘片毛坯加热至淬火温度，然后紧接着在一个带内喷冷却液系统的压淬模具内一次完成热压成型和淬火两道工序，其中，先利用奥氏体超塑性特性对金属盘片毛坯进行热压成型，当热压变形结束时立即开启内喷冷却液系统对金属盘片进行淬火，淬火处理在压紧成型状态下进行。

2、根据权利要求1所述的成型压淬加工方法，其特征在于：针对淬火处理，采用合模时的压力参数来控制淬火冷却液喷液系统的开启和关闭的时间，当压力机械施加于模具的合模压力达到设定压力参数时，由压力传感器输出电信号开启内喷液系统的控制阀；当合模压力低于该设定压力参数时，压力传感器输出电信号关闭内喷液系统的控制阀，停止模内喷液。

3、根据权利要求1或2所述的成型压淬加工方法，其特征在于：上述淬火处理中，压淬模对金属盘片施加的压力不断增加。

4、根据权利要求1或2所述的成型压淬加工方法，其特征在于：上述淬火处理中，压淬模对金属盘片施加的压力保持不变。

5、一种汽车离合器金属盘片零件成型压淬模，其特征在于：主要由上模[3]、下模[6]、定位顶杆[5]和压簧[15]组成；

上模[3]与下模[6]的模面相对，且模面的外形与金属盘片最终成型形状一致；

上模[3]与下模[6]两者中，一个在模面上均匀设置导流槽，另一个在模面上均匀设置导流槽的同时，还在模体内设置导流孔[23]，导流孔[23]与模面的导流槽连通，以构成导流通道；

定位顶杆[5]位于下模[6]中心位置，其顶部设有一定位凸起，该定位凸起与金属盘片的中心孔相配，底部与压簧[15]接触，杆身座落在下模[6]的中心孔中，并与中心孔构成上下方向的滑动配合。

6、根据权利要求5所述的成型压淬模，其特征在于：上述模面上的导流槽由周向的环形槽与径向的直槽交叉互通构成，环形槽从内向外间隔分布，直槽沿圆周方向间隔分布。

7、根据权利要求6所述的成型压淬模，其特征在于：在上述同时设置导流槽和导流孔的模体上，导流孔[23]沿每条环形槽均匀分布。

8、根据权利要求5所述的成型压淬模，其特征在于：上述设置导流孔[23]的模体背面配设一导液模[7]，该导液模[7]周向均匀设置若干个冷却液接入口，内部对应接入口设置通道，配合面从内向外设置若干圈环形槽，每条环形槽分别与每个通道连通。

9、根据权利要求5所述的成型压淬模，其特征在于：上述定位顶杆[5]中心设排液孔，该排液孔与外部连通；上模[3]或下模[6]模面外围设置防止冷却液外溅的模罩[4]。