一种新型的摩擦环粘接夹具结构设计

刘亚军 陈强

摘要：摩擦环的粘接固化工艺过程劳动强度大，人员密集、自动化程度较低。为提升粘接固化工艺的自动化改进，需设计新型夹具以应对自动化要求。文章主要介绍一种用于同步器摩擦环碳布粘接固化的夹具结构及其工作原理介绍。该夹具特点在于可靠性高，结构紧凑，上卸料便捷，定位精确，易于实现自动化生产。通过该夹具的设计应用，为粘接工艺自动化改造提供了有力保障。

关键词：同步器摩擦环;粘接夹具;自动化;

前言

同步器是变速箱的重要部件，也是我公司产量大、工序多零件的典型代表。而同步器中摩擦环的粘接固化工艺更是劳动强度大，人员密集、自动化程度低的重点工序。摩擦环粘接固化的自动化提升对于同步器提质提速、节能降本意义重大。而粘接夹具——作为粘接固化的基本载体，其结构老旧，装卸人工辅助工序多，一致性差，夹具数量多，差异型大等特点成为制约粘接自动化的瓶颈因素。因此，设计一种易于实现自动化的新型粘接夹具迫在眉睫。

1粘接夹具的功能要求

摩擦环粘接固化工序首先将表面附有胶膜的碳布与锥环基体进行基础粘接，然后将粘接好的锥环放入粘接夹具，通过压力机进行冲压至夹具合模，而后在保持压力的工况下进行180℃，10分钟的加热，以实现碳布的固化，保证摩擦环最终的尺寸及粘接强度要求。夹具的主要作用为定型、保压以及传热。其需要具备以下几方面的要求：

1.1可靠性要求

夹具工作过程受力较大，需保证其具备良好的合模锁紧力，开合模稳定可靠。

1.2稳定性要求

夹具工作环境需要其具备耐高温、耐冲击、同时具备稳定的尺寸稳定性。

1.3自动化要求

作为自动线的夹具，需具备拆卸料动作简单，一致性、重复性好，便于定位的特点。

2夹具结构

根据上述工序特点及功能要求，设计新夹具如图1所示，其主要由上下模具本体（下模8、上模9）、鎖紧机构（套筒1、滑套2、锁紧块3、弹簧5、拉杆6）、托料机构（托料板15、顶料杆13、弹簧12）、定位底板14及碟簧11构成。

上、下模主要负责零件的合模定型及传热;锁紧机构主要负责夹具锁紧与解锁;托料机构负责零件的装夹定位及卸料推出;底板主要负责夹具的准确定位;碟簧主要负责夹具的锁紧保压。

2.1夹具锁紧机构

锁紧机构包括拉杆6、锁紧块3、套筒1、滑套2、弹簧4，5、挡板7。

套筒1的上端固接在下模的底面，锁紧块3设置在套筒的侧壁上，滑套2套接在套筒的外部，能够沿套筒的轴向滑动，滑套的内壁上设置有与锁紧块配合的避让区;拉杆6套设在上模中并能够轴向移动，拉杆的下部外壁上设置有锁紧槽，拉杆6的下端设置在滑套中;

锁紧时，滑套移动能够使锁紧块径向移动，锁紧块的端部卡接在锁紧槽中对拉杆锁紧，此时锁紧块与滑套形成机械限位;

解锁时，滑套反向移动，锁紧块移动至滑套避让区对拉杆解锁。

套筒的底部设置有限位结构挡板7，用于对滑套的滑动距离限位，避免滑套移动时与套筒分离。

2.2夹具托料机构

托料机构包括托料板15、顶料杆13和弹簧12组成。

托板与顶料杆螺纹连接，通过下模中的过孔与两个弹簧4相配合。通过弹簧的平衡，实现托料板的水平，达到上料平稳，同时，弹簧起到减震，缓冲的目的;在卸料时，推动顶料杆即可推出零件。

3主要部件材料的选取

下模1作为零件的主要定位限行部件，作为最主要部件，其需要保证耐热、耐冲击且尺寸稳定性好;需考虑优质耐热模具钢，经对比验证后，我们考虑选定H13作为下模的主材，为保证其耐磨性，采取表面淬火，提升表面硬度至HRC60。

对于上模、底板及锁紧机构，其尺寸稳定性要求稍低，考虑经济性，采用20Cr作为主材，对于托料机构，因其非主要承力件，选用常见45#钢作为主材。

4夹具的工作原理

夹具工作过程中，外锥面粘有碳布的摩擦环配装在下模的容纳腔之锥面中，然后将上模设置在下模的顶部，并使拉杆伸入至套筒中。夹具顶部有压机冲头可以对夹具施予垂直向下的力，夹具底部有动作向上的气缸。

参阅图3，夹具的锁紧过程如下：

首先，使用气缸推动滑套上移，使滑套内壁的避让区与锁紧块位于同一高度，锁紧块在径向弹簧的作用下其端部移动至避让区，锁紧块的卡接部位于套筒的滑槽中。

然后，在压机的作用下将拉杆下压，使拉杆沿套筒的轴向向下运动，直至拉杆的锁紧槽与锁紧块位于同一高度。

最后，气缸复位，滑套在轴向弹簧的作用下向下移动复位，斜面挤压锁紧块，使锁紧块向拉杆的锁紧槽移动，锁紧块的卡接部伸入至锁紧槽对拉杆轴向限位，同时碟簧压缩对上模施加压力，滑套的内部对锁紧块限位，完成拉杆的锁定。

参阅图4，夹具的解锁过程如下：

气缸推动滑套上移，使滑套内壁的避让区与锁紧块位于同一高度，锁紧块在径向弹簧的作用下其端部移动至避让区，锁紧块的卡接部与拉杆的锁紧槽分离，拉杆在碟簧的作用下向上移动，实现拉杆的解锁;

气缸复位，滑套在轴向弹簧的作用下向下移动复位，斜面挤压锁紧块，使其向套筒的圆心移动实现复位。

5结论

本文对同步器摩擦环固化工艺的粘接夹具进行了全新的设计，从功能特点、结构设计、材料选取、原理介绍等方面进行了详细描述。通过该夹具的投入应用，推动了粘接工艺自动化改进的进程。对实现同步器摩擦环提质提速、节能降本有重要实际意义。

作者简介：

刘亚军（出生年-1984年2月9日），汉族，男，陕西凤翔人，就职于陕西法士特汽车传动集团有限责任公司咸阳精密机械分公司，中级工程师，从事同步器、缓速器工艺技术工作。

陈强（出生年-1990年11月26日），汉族，男，就职于陕西法士特汽车传动集团有限责任公司工艺研究所，助理工程师，从事壳体艺工作。）