车刹车片钢背落料凹模结构及制造工艺设计

1、汽车刹车片钢背落料凹模结构及制造工艺设计第33卷第1期Vo1.33No.1锻压技FORGlNG&STAMPiNGTECHNOLOGY2008年2月Feb.2008汽车刹车片钢背落料凹模结构及制造工艺设计唐建生,陆茵(河南:业职业技术学院机械工程系,河南南阳473009)摘要:汽车刹车片是易损件,寿命一般在3×10-5×10km.提高刹车片模具的使用寿命,降低制造成本,是汽车刹车片制造企业面临的一个重要课题.本文针对汽车刹车片钢背落料凹模使用寿命低的问题,对模具的结构和制造T艺进行r改进.在模具结构方面,采用了预应力套圈结构,改善了模具的受力状态;在制造工艺方

2、面,改一次线切割工艺为两次线切割_艺,同时降低丁热处理的硬度,提高了模具的抗冲击性.这些措施使模具寿命由数千次提高刮2×10次以上,取得r很好的效果.关键词:凹模套箍;凹模结构;制造工艺;模具结构;刹车片中图分类号:TG385.2文献标识码:B文章编号:1000-3940(2008)O1-0093-03StructureandmanufacturingprocessdesignofblankingdieforcarbrakeblocksteelbackTANGJian-sheng,LUYin(DepartmentofMechanicalEngineering,HenanPolytec

3、hnicInstitute,Nanyang473009,China)Abstract:Automobilebrakeblockiseasytobedamaged,whosegeneralservicelifeisabout3×10-5×10km.Itisanimportantproblemtoimprovetheservicelifeandcutdownthecostsinmanufacturingbrakeblock.Theimprovementofstructureandmanufacturingprocesswasdoneintheaspectoflowservice

4、lifeofblankingdiesofbrakeblocksteelback.Theprestressingferrulewasusedtoimprovethestructurestressedstate.Onetimewireelectrodecuttingprocesswaschangedintotwotimesmanufacturingprocess.Atthesametime,theheattreatmenthardnesswasreducedtoimprovetheshockresistance.Sothedieservicelifecanbeincreasedfromsevera

5、lthousandsupto2×10.Goodresultscanbeachieved.Keywords:dieskein;diestructure;manufacturingprocess;punchstructure;brakeblock1引言刹车片是汽车上经常更换的易损件,寿命一般在3×10”-5×10km,所以市场需求量非常大.如何提高模具使用寿命,降低制造成本,是汽车刹车收稿日期:20070312;修订日期:20070515作者简介:鹿建(1966),男,学士,副教授电子信箱:tangjsh1966sina.corn片制造企业面临的一个重要难题.本文通过

6、改进刹车片钢背落料凹模的制造工艺_l,大幅度提高了冲裁模具使用寿命,降低了制造成本.2模具结构及制造工艺2.1产品工艺分析桑塔纳汽车盘式刹车片的钢背(衬板)如图1所示,材料为Q235钢板.材料厚度为5mm,最小圆角过渡R为0.51mm,凹槽宽度9.9mm,生3结论参考文献:对热模锻模具的飞边槽设计进行了矢量实验分:舌芝77-,80.模锻析,得出的优化设计方案为:飞边槽深与桥部宽之2潘子华.延长辊锻热成形模寿命的综合技术措施_I1.锻压比为l;3.2,即:飞边槽深F一桥部宽H/3.2.技术,2007,32(6):8586.热模锻模具的设计,一般都凭实践经验进行设3王子,卢建中,鲁士军.齿坯小飞边

7、开式模锻工艺的研究计,很少有现成的数据可以套用,尤其是热模锻模_J_?工程机械文摘,2004,:.一.?具飞边槽设计,随意性较大.本文提出的热模锻模2模锻工艺的改进J1锻压技术具飞边槽优化设计理论方案,为热模锻模具飞边槽设计提供了科学的数据.94锻压技术第33卷产批量为大量.从冲裁件的工艺性分析,采用普通冲裁(落料)工艺是十分经济的,但从冲裁件的结构工艺性分析,凹模刃口在制造和使用时易出现热处理开裂,尖角处崩刃和过快磨损等现象.如果不采用一定的措施,模具使用寿命将大大降低.图1刹车片钢背Fig.1Steelbackingofbrakeblock2.2模具材料选取根据生产批量,材料厚度及产品的形

8、状,选择微变形冷作模具钢Crl2MoV,其特点是具有高淬透性,高淬硬性,高耐磨性,回火稳定,变形量小和高的抗压强度_5.2.3凹模工艺路线原产品工艺路线如下:(1)将毛坯锻成尺寸为208mmX176mm×75mm的平行六面体;(2)退火;(3)铣各平面,留磨削余量0.7mm,侧面留磨削余量0.5mm;(4)划出对称中心线,固定孔及销孔线,并加工;(5)按热处理工艺保证6064HRC;(6)磨上下面保证要求;(7)用线切割方法加工型腔;(8)钳工研磨抛光型腔.由于冲裁的板料较厚,凹模承受较大的应力,长时间工作凹模易在刃口尖角或薄弱处产生裂纹,以至断裂_6.这是凹模寿命降低的一个重要原因

9、.同时,在生产使用中,出现过冲裁几千件开裂的现象,最多也只能冲裁几万件.一般很难达到模具设计的使用寿命.经实践摸索,本文对凹模的加工工艺过程进行改进,制订了新的工艺路线如下:(1)将材料为Crl2MoV的毛坯锻成尺寸为206mm×55mm的圆柱体;(2)退火;(3)车外圆,铣平面,留磨削余量0.6mm.同时另备一凹模套箍料,材料为Q235,尺寸为258(外)mm×206(内)mm×55mm与206mm×55mm配车,保证单边0.40.5mm的过盈量;(4)铣出型腔的大致轮廓,单边留23mm余量;(5)热处理工艺保证5658HRC;(6)套箍加热至3003

10、50,然后将凹模压人;(7)按要求磨上下面;(8)划出对称中心线,固定孔及销孔线,并加工;(9)用线切割方法加工型腔(或不铣型腔,分两次进行线切割加工);(10)钳工研磨抛光型腔.采用圆形凹模,外加套箍的结构,如图2所示.车削凹模外圆与套箍内孔时,使两者之间有一定的过盈量(单边0.40.5ram),将套箍加热至300350,然后将凹模压人.套箍的材料为具有较好塑性的Q235钢.由于有一定的过盈量,套箍会对凹模产生较大的紧箍力,使凹模型腔经线切割加工成形后由于内应力的释放而产生变形,无法与凸模正常配合.在这种情况下,应分两次进行线切割加工:第一次加工时沿周边留lmm余量,第二次加工成形;或在凹模

11、热处理前先铣出型腔的大致轮廓(单边留23mm余量),待热处理及压人套箍后再线切割加工型腔.图2凹模及套箍Fig.2Dieandskein另外,Cr12MoV制造凹模的热处理硬度降为5658HRC时,寿命提高5×106×10件;硬度为60-64HRC时,一般寿命为2×103×10件,失效形式多是崩刃和开裂.2.4模具结构冲裁间隙是一个重要的工艺参数.凸,凹模之间存在很小的间隙,间隙值的大小除对冲裁件的断面质量和尺寸精度有重要影响外,还对冲裁力和模具寿命有显着影响.凸模和凹模之间间隙大小可分为3种基本情况,即间隙合理,间隙过大和间隙过小,如图3所示.冲裁间隙

12、合理时,材料上下面出现的裂纹相互重合,制件断面略带斜(锥)度,如图3a所示.间隙过大或过小时,材料的上下两裂纹不重合(如图3b,c所示),材料受很大的拉伸,断面光亮带减小,毛刺,圆角和斜(锥)度都会增加.因此,设计模具时要选择合理的间隙,从而使第1期唐建生等:汽车刹车片钢背落料凹模结构及制造工艺设计1/刊笪7,圈JlllllldlllIIIllllf/冲裁件断面质量较好,所需冲裁力较小,模具寿命较高.在生产中,通常是选择一个适当的范围作为合理间隙.针对该模具,由于图纸上的凹槽是与汽车制动蹄配合,对光亮带有一定要求,同时又考虑到模具的使用寿命,所以采用稍大间隙值.模具结构如图4所示.图4棋具结构

13、1套箍2凹模3导料板4卸料板5.凸模Fig.4DieStructure凸模与凸模固定板采用无机粘结剂固定连接.无机粘结工艺简单,操作方便,不需要专用设备,因而成本低,容易掌握.为保证粘结强度,凸模与凸模固定板留有0.5mm的双面间隙(间隙取在凸模固定板上),并使被粘结面有较大的表面粗糙度值(Ra25Fro).2.5模具使用通过改进刹车片凹模制造工艺,采用圆形凹模外加套箍的结构方法,可成倍甚至十几倍地提高凹模寿命,并可节约相对贵重的凹模材料【.同时,对以前制造的和在使用过程中出现裂纹的落料凹模(无套箍),用加套箍方法加以挽救,亦收到了很好的效果.实践证明,这种形式的模具冲制了二十余万件冲件,远远

14、超出原设计的使用寿命,产生了巨大的经济效益.大大降低了汽车刹车片的制造成本.3结语实践证明,采用圆形凹模外加套箍的结构方法,其制造工艺并不复杂,模具结构变化不大,工作可靠,不需要增加任何设备和工装,延长了模具的使用寿命.为提高普通冲裁模具的寿命提供了一条行之有效的途径.参考文献:1李云程.模具制造工艺学M.北京:机械工业出版社,2006.2许发樾.实用模具设计与制造手册M.北京:机械工业出版社,2003.3日本塑料加工学会.压力加工手册M.北京:机械工业出版社,1985.4陈锡栋,周小玉.实用模具技术手册M.北京:机械工业出版社,2003.5:王绪芳异形垫圈落料冲孔复合模具设计J锻压技术,2006,3l(4):64656郭华英,金淼.板料在半圆形拉深筋中的变形研究LJ.锻压技术,2006,3l(6):29327刘毅,曹炬,凌少东圆形零件的排样问题J锻压技术,2OO5.30(5)3335.锻压专利报道专利名称:制备超细晶材料的反复镦粗挤压模具专利申请号:CN2OO42Ol14969.3公开号:CN2768921申请日:2004.12.29公开日:2006.04.05申请人:上海交通大学一种制备超细晶材料的反复镦粗挤压模具,属于材料加工领域.本