一種新型的摩擦環粘接夾具結構設計

劉亞軍 陳強

摘要：摩擦環的粘接固化工藝過程勞動強度大，人員密集、自動化程度較低。為提升粘接固化工藝的自動化改進，需設計新型夾具以應對自動化要求。文章主要介紹一種用于同步器摩擦環碳布粘接固化的夾具結構及其工作原理介紹。該夾具特點在于可靠性高，結構緊湊，上卸料便捷，定位精確，易于實現自動化生產。通過該夾具的設計應用，為粘接工藝自動化改造提供了有力保障。

關鍵詞：同步器摩擦環;粘接夾具;自動化;

前言

同步器是變速箱的重要部件，也是我公司產量大、工序多零件的典型代表。而同步器中摩擦環的粘接固化工藝更是勞動強度大，人員密集、自動化程度低的重點工序。摩擦環粘接固化的自動化提升對于同步器提質提速、節能降本意義重大。而粘接夾具——作為粘接固化的基本載體，其結構老舊，裝卸人工輔助工序多，一致性差，夾具數量多，差異型大等特點成為制約粘接自動化的瓶頸因素。因此，設計一種易于實現自動化的新型粘接夾具迫在眉睫。

1粘接夾具的功能要求

摩擦環粘接固化工序首先將表面附有膠膜的碳布與錐環基體進行基礎粘接，然后將粘接好的錐環放入粘接夾具，通過壓力機進行沖壓至夾具合模，而后在保持壓力的工況下進行180℃，10分鐘的加熱，以實現碳布的固化，保證摩擦環最終的尺寸及粘接強度要求。夾具的主要作用為定型、保壓以及傳熱。其需要具備以下幾方面的要求：

1.1可靠性要求

夾具工作過程受力較大，需保證其具備良好的合模鎖緊力，開合模穩定可靠。

1.2穩定性要求

夾具工作環境需要其具備耐高溫、耐沖擊、同時具備穩定的尺寸穩定性。

1.3自動化要求

作為自動線的夾具，需具備拆卸料動作簡單，一致性、重復性好，便于定位的特點。

2夾具結構

根據上述工序特點及功能要求，設計新夾具如圖1所示，其主要由上下模具本體（下模8、上模9）、鎖緊機構（套筒1、滑套2、鎖緊塊3、彈簧5、拉桿6）、托料機構（托料板15、頂料桿13、彈簧12）、定位底板14及碟簧11構成。

上、下模主要負責零件的合模定型及傳熱;鎖緊機構主要負責夾具鎖緊與解鎖;托料機構負責零件的裝夾定位及卸料推出;底板主要負責夾具的準確定位;碟簧主要負責夾具的鎖緊保壓。

2.1夾具鎖緊機構

鎖緊機構包括拉桿6、鎖緊塊3、套筒1、滑套2、彈簧4，5、擋板7。

套筒1的上端固接在下模的底面，鎖緊塊3設置在套筒的側壁上，滑套2套接在套筒的外部，能夠沿套筒的軸向滑動，滑套的內壁上設置有與鎖緊塊配合的避讓區;拉桿6套設在上模中并能夠軸向移動，拉桿的下部外壁上設置有鎖緊槽，拉桿6的下端設置在滑套中;

鎖緊時，滑套移動能夠使鎖緊塊徑向移動，鎖緊塊的端部卡接在鎖緊槽中對拉桿鎖緊，此時鎖緊塊與滑套形成機械限位;

解鎖時，滑套反向移動，鎖緊塊移動至滑套避讓區對拉桿解鎖。

套筒的底部設置有限位結構擋板7，用于對滑套的滑動距離限位，避免滑套移動時與套筒分離。

2.2夾具托料機構

托料機構包括托料板15、頂料桿13和彈簧12組成。

托板與頂料桿螺紋連接，通過下模中的過孔與兩個彈簧4相配合。通過彈簧的平衡，實現托料板的水平，達到上料平穩，同時，彈簧起到減震，緩沖的目的;在卸料時，推動頂料桿即可推出零件。

3主要部件材料的選取

下模1作為零件的主要定位限行部件，作為最主要部件，其需要保證耐熱、耐沖擊且尺寸穩定性好;需考慮優質耐熱模具鋼，經對比驗證后，我們考慮選定H13作為下模的主材，為保證其耐磨性，采取表面淬火，提升表面硬度至HRC60。

對于上模、底板及鎖緊機構，其尺寸穩定性要求稍低，考慮經濟性，采用20Cr作為主材，對于托料機構，因其非主要承力件，選用常見45#鋼作為主材。

4夾具的工作原理

夾具工作過程中，外錐面粘有碳布的摩擦環配裝在下模的容納腔之錐面中，然后將上模設置在下模的頂部，并使拉桿伸入至套筒中。夾具頂部有壓機沖頭可以對夾具施予垂直向下的力，夾具底部有動作向上的氣缸。

參閱圖3，夾具的鎖緊過程如下：

首先，使用氣缸推動滑套上移，使滑套內壁的避讓區與鎖緊塊位于同一高度，鎖緊塊在徑向彈簧的作用下其端部移動至避讓區，鎖緊塊的卡接部位于套筒的滑槽中。

然后，在壓機的作用下將拉桿下壓，使拉桿沿套筒的軸向向下運動，直至拉桿的鎖緊槽與鎖緊塊位于同一高度。

最后，氣缸復位，滑套在軸向彈簧的作用下向下移動復位，斜面擠壓鎖緊塊，使鎖緊塊向拉桿的鎖緊槽移動，鎖緊塊的卡接部伸入至鎖緊槽對拉桿軸向限位，同時碟簧壓縮對上模施加壓力，滑套的內部對鎖緊塊限位，完成拉桿的鎖定。

參閱圖4，夾具的解鎖過程如下：

氣缸推動滑套上移，使滑套內壁的避讓區與鎖緊塊位于同一高度，鎖緊塊在徑向彈簧的作用下其端部移動至避讓區，鎖緊塊的卡接部與拉桿的鎖緊槽分離，拉桿在碟簧的作用下向上移動，實現拉桿的解鎖;

氣缸復位，滑套在軸向彈簧的作用下向下移動復位，斜面擠壓鎖緊塊，使其向套筒的圓心移動實現復位。

5結論

本文對同步器摩擦環固化工藝的粘接夾具進行了全新的設計，從功能特點、結構設計、材料選取、原理介紹等方面進行了詳細描述。通過該夾具的投入應用，推動了粘接工藝自動化改進的進程。對實現同步器摩擦環提質提速、節能降本有重要實際意義。

作者簡介：

劉亞軍（出生年-1984年2月9日），漢族，男，陜西鳳翔人，就職于陜西法士特汽車傳動集團有限責任公司咸陽精密機械分公司，中級工程師，從事同步器、緩速器工藝技術工作。

陳強（出生年-1990年11月26日），漢族，男，就職于陜西法士特汽車傳動集團有限責任公司工藝研究所，助理工程師，從事殼體藝工作。）