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
不同采购不同的材料，如用于制作刃口或成形压块一类的零件则使用价格较贵的
合金材料，其他的零件则使用普通的模具钢，既能保证模具的使用寿命、又能节
约模具加工成本。

其次，严格把控模具的加工工艺，保证模具的强度和表面质量，提高模具的耐磨性，要求模具在一定压力下不发生变形，以免对离合器盖的制造
产生不利影响。

3.结论
尽管国内汽车行业发展迅速，离合器盖冲压工艺和模具设计与国外技术仍存
在较大的差距，无法生产高端的离合器盖冲压件，严重阻碍了我国高端汽车行业
的发展。

对冲压工艺与冲压模具设计技术的研究对我国高端汽车行业的发展具有
重要意义，借鉴国外先进技术，并不断投入研发人员，一定可以实现高端汽车车
身冲压件的制造，打破国外技术垄断。

参考文献
[1] 张驰，胡应存，梁宝钱，等. 汽车离合器高强度波形片成形回弹数值模拟
及模具优化[J]. 重庆理工大学学报（自然科学），2012，26（1）：17-21.
[2] 郑秋，王新云，夏巨谌. 离合器毂体中心孔缘的冲锻成形工艺研究[J]. 锻压
技术，2011，36（4）：30-34.
[3] 严宏志，吴凯，何明生，等. 阿基米德曲面楔块的PCE型离合器动力学特
性分析[J]. 机械设计，2011，28（4）：31-36.
[4] 吴明翔. 汽车干式双离合器接合过程动力学与控制的研究[D]. 上海交通大学，2013.
[5] 于云程，胡嘉鑫. 离合器罩盖冲压工艺与模具设计的改进[J]. 模具工业，2013（6）：35-37.。