Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．５，２０１３ 一种多片式摩擦离合器的内片加工技术 邢云香 （中国电科第３６研究所，浙江嘉兴３１４００１） 摘要：通过对某航空绞车摩擦内片工艺难点分析，制定了内片加工工艺流程，并详细介绍零件精加工工艺措施及注意事 项和材料热处理方案。实践证明，采用该工艺技术加工的摩擦内片具有精度高、综合机械性能好，能满足整机装配要求。 关键词：摩擦内片；工艺流程；装夹措施；热处理方案 中图分类号：ＴＨ１６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１３）０５—０１２２—０３ 绞车是空中收放拖靶的核心设备，内部有一个 刚性差，精度和表面粗糙度要求较高（要求两平面平 高速旋转的卷筒用来缠绕缆绳，卷筒可靠的刹车是 行度０．０１５，平面度０．００５，表面粗糙度Ｒａ０．４，与外片 绞车正常工作的基础，为保证刹车的可靠性，设计对 面接触不小于８０％。）。离合器摩擦片（包括摩擦内片与外片）的形状精度和 （２）工件材料１Ｃｒｌ７Ｎｉ２钢，热处理要求：ＨＲＣ３０— 综合机械性能都提出了较高的要求，图１系我所研 ３５。由于机载环境的特殊性，热处理目的不仅硬度要 制生产的某航空绞车系统中的离合器摩擦内片。在 符合设计要求，同时要求在强度、塑性、韧性、抗腐蚀 试制开始，由于零件刚性差，对材料热处理性能不够 性方面都获得比较好的综合机械性能，保证工件安 了解，造成内片的平面度、平行度等都未能达到要 全和耐用。 求，为此，我们对零件装夹方式、磨削参数、热处理方 案进行了改进。采用改进后的加工技术，零件的平面 ２工艺流程设计 度、平行度等经有关方面的检查和鉴定，零件完全符 合设计要求。下面将内片改进后加工技术进行介绍， 旋转类零件在现代企业的终极精密加工方法一 以供大家参考。 般采用内外圆磨床磨削，磨削加工能获得很高的尺 寸精度和较低的表面粗糙度。因此，该零件的２± ０．０５ ｍｉｌｌ两平行面精加工要求可通过在外圆磨床上 磨削加工来保证，在磨削后与摩擦外片配研实现面 接触不小于８０％，其工艺流程设计如下： 下料（６９０ Ｘ １３）＿粗车 热处理＿＋半精车－＋人 工热时效（以后的工序中不能出现装卡应力） 平磨 磨 ３５圆台两面（平行度０．０１，Ｒａ１．６）一线切割割内孔 及花键（要求垂直度０．０２，Ｒａ１．６１一磨削２±０．０５ ｍｍ 两平行面（要求平行度Ｏ．０１５，平面度０．００５，表面粗 糙度ＲａＯ．４，单面留研磨余量０．００５） 研磨（与外片 配研，面接触不小于８０％）。 图１内片结构形式及技术要求 ３主要工艺措施 １工艺难点分析 ３．１磨削工艺措施 （１）该工件属于薄盘类零件，工件最薄之处只有 ２±０．０５ ｍｍ，并且是零件的主要工作面，其存在零件 收稿日期：２０１３—０２—１１ （１）工件装夹方式 薄盘类工件是较难加工的零件，由于工件刚性 作者简介：邢云香（１９７Ｏ一），女，浙江人，工程师，学士学位，主要从事新产品工艺流程设计与开发。 １２２ 《装备制造技术））２０１３年第５期 较差，在装夹力的作用下，容易产生变形，影响工件 的精度和表面粗糙度，所以设计合理的装夹方式成 （１）工件研磨夹具设计 要提高研磨效率，必须实现机械研磨。考虑单位 为薄盘类零件加工品质和提高效率的关键。 实际情况及零件特点，采用钻床带动夹具、内片与外 根据该工件两平行面是工件刚度的薄弱点，因 片的相对运动，实现机械研磨。要保证研磨品质，就 此在磨削２±０．０５ ＩＴＩＩＴＩ两平行面时，零件装夹的设计 要保证内片与外片接触压力要均匀，这就要求夹具 原则是：保持两平行面与其自由状态基本一致，即避 能够自动调整研磨力大小及均匀性，即内片能够自 免ｔｈ８６外圆和２±０．０５ ｍｍ两平行面承受装夹力。 由上下浮动，具体夹具形式如图３所示。 工装设计如图２所示，工件２以内孔 ２６套在 弹性垫圈３上，靠内六角的涨紧螺栓４调整弹性垫 圈３径向直径，当涨紧螺栓４旋紧时，弹性垫圈３外 径涨大，与工件２的ｔｈ２６内孔接触，通过摩擦力带动 工件２旋转。 采用这种装夹方式具有的优点是：由于２－ｔ－Ｏ．０５ 两行面不承受装夹力，弹性变形基本不存在；夹具本 ６螺栓 ５夹具上模板 ４弹簧 ３夹具下模板 ２内片 １外片 体１对工件２具有支撑作用，增加工件的刚性并且 装取零件方便。 图３ 摩擦内片与外片配合研磨夹具 该夹具的工作原理是：钻床主轴带动夹具上模 板５作回转和上下运动，夹具下模板３的花键轴与 涨紧螺栓 弹性垫圈 件 夹具本体 工件内片２花键内孔配合，带动内片２与外片１作 相对运动。研磨压力由夹具上模板５通过弹簧４和 夹具下模板３施加，研磨压力通过弹簧压缩量大小 ．图２磨削２±０．０５ ｍｍ两平行面夹具 来控制，由于夹具上模板５可以在螺栓６上作上下 浮动，保证内片２与外片１接触面受力均匀。 （２）研磨加工时注意事项 （２）磨削加工时注意事项 工件材料为１ＣｒｌＴＮｉ２钢，ＩＣｒｌ７Ｎｉ２钢属高强度 马氏体型不锈钢，具有磨削力大，磨削温度高，磨屑 容易粘附在砂轮上等特点。因此，在磨削时应注意： 一［＝ ～三 在一定范围内，研磨作用随研磨速度的提高而 增加。但是，过高的研磨速度会造成发热现象，甚至 烧伤被研表面，因此在研磨该零件时，应控制钻床主 轴转速，零件研磨时采用湿研，研磨速度控制在４０ １００ ｍ／ｍｉｎ范围内。如果一台钻床的钻速达不到该要 是，在磨削时，减小砂轮的粘附阻塞是提高磨 口一要 削效率的重要因素，加工中要经常修整砂轮，保持切 削刃的锋利。 二是，砂轮选择。在粗磨时，用粒度４６＃硬度Ｊ级 的绿碳化硅砂轮，在精磨时，选用６０号粒度硬度Ｊ级 的绿碳化硅砂轮。 ３热处理工艺方案 三是，磨削液选用必须兼顾润滑和清洗两种作 ３．１Ｃ１７Ｎｉ２钢是耐腐蚀、高强度马氏体不锈钢，其 用，供给充足，可选用表面张力小，含极压添加剂的 材料化学成分如表１所示。 乳化液。 表１ １Ｃｒｌ７Ｎｉ２材料的化学成分 四是，磨削砂轮速度不超过２５ ｍ／ｓ，工件速度与砂 轮的速度可选在１／６０—１／１００范围内。磨削深度粗磨 一 求，可以用皮带轮连接两台钻床，采用多级传动来降 低钻床速度。 时取０．０３ ｍｍ左右，在精磨时一般取０．０１ １Ｔｌｎｌ左右。 ３．２研磨工艺措施 ０ ． １１ ０ ．１７ Ｉ ＜．０ ８ Ｉ（． ０ Ｉ８ １６ １８ １ １．一 ５ ２．５ ｆ（．００３ Ｉ ＜．００３５ 通过查阅文献资料【ｌ】，１Ｃ１７Ｎｉ２钢通过不同温度 其综合性能如表２所示。由于设计要求 研磨是在低速、低压条件下进行，使用研具、游 热处理工艺，离磨料进行微量加工的精密加工方法。研磨该零件 零件硬度为ＨＲＣ３０～３５，从表２查知：热处理回火温 Ｃ范围内。因此，ＩＣ１７Ｎｉ２钢 的目的是与外片面接触不小于８０％，由于手工配研 度应控制在５３８ ５９０ｏ ０２０±１０℃），油 效率低，无法满足生产需求，因此研磨时要解决的主 常用热处理工艺方案为：淬火（１要问题是如何提高研磨效率，满足成批生产的需要。 淬 回火（５６０±１０ ｏＣ） 空冷。 １２３ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．５，２０１３ 表２ １Ｃ１７Ｎｉ２钢不同温度热处理后综合性能 热处理 工艺参散 抗拉强度 ０．２％屈服强度 ５０．８ｍｍ标距内 断面收缩率 洛氏硬度 工艺 （ｋ＃ｍ￣Ｄ 的延伸率（１Ｏ％） （％） ＨＲＣ 退火 ６６Ｏ一６８０℃ ８７．５ ６６．５ ２０ ２５ ２４ 淬火 １０２０±ｌ０℃ ２０４℃ ３１６℃ ４２７℃ ４５ １４３．５ １３６．５ １４３．５ １Ｏ５ ９５ １０８ ５ １Ｏ５ １０８．５ ９１ ７９ １５ １５ １５ ｌ８ １９ ５５ ５５ ６０ ６０ ６０ ４３ ４１ ４３ ３４ ３０ ｔ／ｍｉｎ 回火 ５３８℃ ５９０℃ 图４ 内片热处理工艺方案 ６５０℃ ８７．５ ６６．５ ２０ ６０ ２４ ４ 结束语 已有资料［２】表明，１Ｃ１７Ｎｉ２钢存在高温回火脆性， 主要表现在５００℃～６００ ｃｃ回火或在较高温度回火 经实际生产验证，采用本文介绍的加工工艺方 缓冷通过上述温度区间后，其冲击韧性下降，并产生 案使得零件的尺寸精度、形位精度、表面粗糙度等全 沿晶断裂。５６０±１０℃刚好在高温回火脆性温度范围 部达到图纸要求，在零件装配后，与系统一起进行 内，因此，为避免高温回火脆性问题，对热处理工艺 “静载摩擦制动”、“系统加载收放”等试验，其强度等 方案需要优化。 方面都满足要求。 通过资料查询资料【３】及验证，采用亚温淬火工艺 对ＩＣ１７Ｎｉ２钢避免高温回火脆性、提高强韧性有很 参考文献： 好的效果。其机理是亚温淬火细化了晶粒、强化和细 【１太原钢铁公司．不锈钢资料手册［１］Ｋ］．太原：太原钢铁公司科 化了晶界，减轻了对可动为错的硬钉扎作用等。因 技处情报科出版，１９８５． 此，内片热处理工艺方案优化为：淬火（１ ０２０±１０℃ 【２］中国机械工程学会热处理专业分会《热处理手册》编委会． Ｘ ２ ｈ），油淬一亚温淬火（９５０℃Ｘ ２ ｈ）一回火（５６０± 热处理手册［Ｍ】．北京：机械工业出版社出版，２００５． １０℃×２ ｈ）一空冷（如图４），这样不但可以获得设计 ［３舒士明，曹文荣，张贵平．１Ｃ１７Ｎｉ３］２钢的高温回火脆性［Ｊ］． ＩＲＯＮ ＡＮＤ ＳＴＥＥＬ，１９９８（１０）：４８～５Ｏ． 要求的硬度，而且可获得较好的强韧性。 Ａ Ｍｕｌｔｉ－ｄｉｓｃ Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｃｌｕｔｃｈ ｉｎ Ｔａｂｌｅｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＸＩＮＧ Ｙｕｎ－ｘｉａｎｇ （Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｊｉａｘｉｎｇ Ｚｈｅｊｉａｎｇ ２１４００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｏｍｅ ａｉｒ ｗｉｎｃｈ ｆｉｒｃｔｉｏｎ ｉｎｓｉｄｅ ｓｌｉｃｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｄｉｆｉｃｕｌｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｆｏｒｍｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ｉｎｓｉｄｅ ｐｉｅｃｅ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｐａｒｔｓ ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｎｄ ｍａｔｔｅｒｓ ｎｅｅｄｉｎｇ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ，ｍａｔｅｒｉａｌ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｌａｎ．Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｈａｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ａｄｏｐｔｉｎｇ ｔｈｉｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｇｏｏｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｍａｃｈｉｎｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｉｎｓｉｄｅ ｔａｂｌｅｔ；ｐｒｏｃｅｓｓ ｌｆｏｗ；ｔｈｅ ｃｌａｍｐｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｓ；ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｌｎａ （上接第９１页） Ｔｈｅ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ＆Ｔｅｓｔ ｏｆ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｗａｌｌ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ Ｃｒａｎｅ Ｒｏｌｌｅｄ Ｄｒｕｍ ＨＯＵ Ｘｕｎ，ＷＡＮＧ Ｑｉ，ＷＵ Ｃｈａｏ （Ｈｅｎａｎ Ｗｅｉｈｕａ Ｈｅａｖｙ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉｎｘｉａｎｇ Ｈｅｎａｎ ４５３４００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ ｈｔｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｃｒａｎｅ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｇｅｎｅｒａｌ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｔｈｒｅｅ ｔｙｐｅｓ ｏｆ”ｃｒａｎｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍａｎｕａｌ”，ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ Ｏｎ ｔｈｅ ｃｒａｎｅ ｓｔｅｅｌ ｐｌａｔｅ ｄｒｕｍ ｗａｌｌ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｖａｒｙ ｇｒｅａｔｌｙ，ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ａｎｄ ｓａｆｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ，ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ａｎｄ ｖｅｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｈｔｅ ｔｅｓｔ，ｔｈｉｎｋ”３”ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍａｎｕａｌ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｓａｆｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ，ａｎｄ ｃａｎ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｖａｒｉｏｕｓ ｄｒｕｍ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ，Ｃａｌｌ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｏｌｌｅｄ ｄｒｕｍ；ｗａｌｌ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ；ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｌ２４
