离合器盖制造工艺与模具设计

离合器盖制造工艺与模具设计

摘要：离合器盖结构特征明显，工艺结构简单，大多数离合器盖都是通过冲压

工艺实现的，冲压工艺中除了冲压件的材料，最重要的环节就是模具的设计。模

具设计涉及多个学科的相关知识，材料、工艺、三维设计分析等技术，本文通过

冲压件的结构特征结合相关模具设计知识，进行离合器盖模具的设计分析，结合

当前离合器盖冲压工艺与模具设计的特点与难点，主要针对离合器盖的冲压工艺

与模具设计环节的关键技术做出分析与研究，为冲压工艺与模具设计环节的工作

提供一定的参考。

关键词：离合器盖制造工艺模具设计

0引言

随着我国经济的不断发展，人们在日常生活中对汽车的需求量也越来越大。

汽车除了发动机、底盘、变速箱外，最复杂的制造环节应属于离合器盖的冲压工

艺与模具设计。汽车车身零件大多数都是由冲压形成的，例如，发动机箱盖、车

门护板、挡泥板、车身内护板等。。冲压件的成型质量与冲压模具的设计密切相关，与汽车车身的冲压工艺相比，离合器盖由于其结构特征复杂，设计细节较多，因此，离合器盖的冲压工艺与模具设计较为复杂因此，在了解冲压工艺的基础上

又必须对冲压模具的设计进行深入的研究，才能保证离合器盖的质量。

1 离合器盖冲压工艺

冲压工艺具有以下特点：a.用于形状复杂的薄壁零件，且经过冲压工序使零

件的强度高、质量轻、刚度大。b.冲压件表面光滑且具有足够的精度尺寸，可满

足一般互换性要求，在同一批冲压件中可互相替换。c.使用冲压根据可快速实现

冲压工艺，大大简化了操作，提高了自动化程度。d.进行大批量生产时可有效节

约成本，提高生产效率。

（1）离合器盖冲压材料

冲压工艺对冲压材料的要求极为严格，离合器盖材料必须具有良好的延展性、塑性、弯曲性、凸缘拉伸性等性能。如果所选的材料与零件形状、冲压模具设计

和加工条件不相适应时，将产生断裂、折皱、成型不完整（开裂、凸包、拉毛、

波浪、回弹）等缺陷。目前，常用的冲压材料包括冷轧钢板、热轧钢板、表面处

理钢板等材料。

（2）离合器盖冲压工艺方案

?冲压工艺一般包括成形、精压、翻边、切边、冲孔等工序。各个工序阶段

都有严格的工艺要求保证冲压的质量。离合器盖冲压工艺如下：下料→落料→成

形→切边冲中孔→精压→翻边→冲孔系→去毛刺→检验入库。

正常工艺可能无法完成零件的加工，需要工艺补充。离合器盖工艺补充的设

计原则如下：1.内孔封闭的原则。2.简化拉伸件结构形状原则3.保证良好的塑性

变形条件，有些冲压件深度较浅、曲率较小，但轮廓尺寸较大（发动机箱盖），

必须保证坯料在拉伸过程中具有足够的塑性变形量，才能保证冲压件满足形状精

度要求和刚度要求。4.外工艺补充部分尽量小。5.方便后续工序加工的原则。

（3）离合器盖冲压件质量控制

离合器盖冲压件一般满足表面质量良好、复合加工要求的位置度、几何尺寸

和形状、足够的强度与刚度以及良好的工艺性等要求。保证冲压件冲压质量的方

法有精度检验（即检具）与外观检验两种。根据检验结果对冲压件采用如下方法

进行修复：手工修整冲压零件、修补模具，改进模具的设计与制造方法等。

（4）离合器盖冲压关键工艺

离合器盖的冲压方向，如：拉延方向、切边方向、翻边方向、冲孔方向、非

必要负角问题、空间曲线的修边线问题、非必要曲面孔问题、特征太密与结构突

变问题、复杂曲面的圆角、转角、球面等问题。此外，翻孔的结构问题，正规孔

和异型孔的翻孔结构的设计与冲压工艺有关，分为两序孔和三序孔，如没有功能

要求应尽量采用拉延、冲孔的翻边结构。在离合器盖关键部位采用余料吸收结构

设计，在一些容易起皱和拉裂的部位设计一些反向特征，减小由于起皱和拉裂引

起的材料缺失等问题。最后，离合器盖的设计基准也影响模具的设计，模具通常

根据设计基准保证基本拉延的拔模角。

2 离合器盖模具设计技术

（1）基于CAD/CAM的离合器盖模具制造

冲压件冲压的质量不仅取决于冲压工艺和冲压材料，更重要的是冲压模具的

设计。随着CAD/CAM的技术的成熟，离合器盖模具的设计水平得到了极大提升，且随着五轴联动数控加工中心加工精度的提高，离合器盖冲压模具的加工精度和

复杂程度也可满足设计的要求。

一般来说，离合器盖模具的制造工艺可分为粗加工、精加工、装配，其步骤

如下：1.基准面切削加工2.划线3.机械加工（通用机床加工、仿形加工、特种加工）4.精加工（曲面粗加工、模具研磨）5.模具装配6.合模。基于五轴加工中心

的模具制造可实现复杂曲面的加工，通过CAD/CAM技术合理规划加工路径，结

合数控加工中心的精密加工技术实现高精度离合器盖模具的加工。经加工中心加

工后的离合器盖模具也必须通过磨削和抛光加工，最终保证模具表面的精度要求，成形、精压压块需要通过特殊的表面处理提高模具的使用寿命，确保工件的表面

质量（如TD处理）。通过高质量和高精度的模具降低后续模具制造的复杂程度，可以极大提高生产效率，促进冲压工艺的发展。此外，由于离合器盖上的冲孔较多，在设计时需根据具体的孔的位置，合理选择模具设计的基准面，尽量避免在

离合器盖模具冲压过程中更换定位基准，影响各个孔之间的位置关系。

图1基于CAD/CAM设计的离合器盖三维模型

（2）离合器盖模具表面磨损及寿命控制

模具表面磨损检测也是困扰技术人员的难题。目前国内检测离合器盖模具磨

损是根据冲压后成品表面的质量精度判断模具是否应该更换。但此种方法不具有

预测性，只能根据成品的质量判断模具的磨损情况，无法满足现场加工的要求。

对于离合器盖模具磨损及寿命控制，本文提出以下措施：1.基于采集模具数

据预测模具表面磨损和使用寿命。从新的模具安装完成后开始记录模具使用时间，在模具磨损超出使用范围时，记录模具的使用时间，通过对大量数据的记录，根

据概率统计的方法统计分析模具磨损的规律，并在计算机中设置相应的阈值，超

出阈值时，提示操作人员更换模具。2.基于模具检测的反馈。对模具结构的关键

型面进行定时检测，若检测值超出正常值时，说明模具磨损过度。模具磨损检测

与控制对企业节约成本、避免浪费具有重要的意义。

（3）成形模及冲孔模模具质量控制

成形模及冲孔模最常见的失效形式：①模具磨损，导致成形过程中工件拉伤，冲裁工件起毛刺；②疲劳断裂、塑性变形，成形过程造成深度变化、压块断裂，冲裁则会出现刃口开裂甚至蹦断、冲孔椭圆等。针对冷冲模具磨损控制方法在上

节中以详细叙述，本节主要针对模具加工质量控制进行分析研究。模具加工质量

的控制应首先从模具材料的控制开始，严格控制模具的材料，根据模具零件作用