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第一章 短纤维类摩擦材料模压成型生产工艺(下)

浏览次数: 日期:2017-07-31

常见的不正常现象和质量弊病,产生原因及解决措施如下:

㈤热处理

经过热压成型已经固化的压制片,从压模中取出后,还需在高温条件下进行较长时间的热烘处理,以完成成品最终固化,这道工序称为热处理。

热处理工序的目的。

使制品进一步充分固化,提高其物理机械性能。

进一步除去制品中的低分子挥发物,减少制品在高温时的热膨胀和热衰退。

消除制品的内应力,防止翘曲变形。

热处理设备

在摩擦材料生产的热处理工序中常见的热处理设备有以下两种:一种为箱式热处理装置,一种为连续通过式的热处理装置。另外还有一种间歇式的热处理装置,但在生产中尚不多见,故不作介绍。

箱式热处理装置的典型装置为热处理箱。该装置的特点是一次装料,箱体封闭,按设定曲线进行加温、保温和降温过程。该类装置在行业中应用时间较长,技术较为成熟,且用户较多。其关键结构一般由箱体、加热装置,热风循环装置三部分组成。其中区别较大之处在于热风循环的方式。循环目的是力求箱内各点在工作时保持相同的温度值。以下以吉林大学机电所生产的JF980A型热处理箱为例进行介绍(见图)。

当物料小车进入箱内后,关闭门2,在电控箱的控制面板上按温度曲线设定控制程序,然后启动,电控箱上的记录仪将自动记录全过程。循环风机8将空气从箱内吸出,通过加热装置加热,再通过风道,经调节装置送至箱内,形成热风循环。其中调节装置用于调节箱内各点的温度均匀(该机设7个测温点)。排风装置9用于热处理过程中定时排放废气及工作结束后的降温过程。防爆口7用于万一箱内气体压力过高时,该压力气体可推开该口填充物,以免爆炸或损坏机器。

热处理工艺条件与操作:

热处理操作通常在电热烘葙内进行,烘葙温度由温度控制装置所控制,并可按予先设定的程序运行。烘葙配置有鼓风机,顶部有出气孔,使烘葙内空气沿一定方向流通,以调节烘葙内各部位的温度控制在规定的范围内,使烘葙各部位的摩擦片都能均匀地受热固化。电热烘葙的容积一般为1-4立方米每次可热处理数百至数千片摩擦片。有的生产规模更大的工厂,则采用电热烘房,它一般为砖结构,内衬保温隔热材料,烘房内的电热原件的铺放位置应使烘房各部位的温度均匀一致,并配有鼓风装置,以保持烘房内热气流通与温度均匀一致。并配有专用运送装备(如小推车等)。

热处理与热压成型过程中摩擦片所处条件不同之处是后者操作中片子在高温和受压条件下固化,而前者是在高温和常压条件下固化。为了避免和减少热处理过程中处于高温条件下的摩擦片内部的挥发成份形成的高气体压力对摩擦片造成的损害----起泡、膨胀和裂纹(这是热处理工序中经常遇到的现象),形成废次品。因此,必须针对不同的制品制定不同的升温速度和保温时间,使摩擦片的热处理操作按设定的温度----时间曲线进行。过快的升温速度经常是导至片子起泡的主要原因。因此,一般操作是以一定的升温速度升到规定的温度后,在此温度下保持一定的时间,再升高温度至规定的温度。再保持一定时间,如此分几个阶段进行,直至达到最高的规定温度,在此温度下保持一段较长时间。保温结束后,待烘葙内的摩擦片自然降温冷却到60℃以下打开烘箱门(过快的降温会引起摩擦片变型),热处理结束打开烘箱门出片。

热处理操作中,最高温度可达150-200℃或更高,总处理时间可为1-30小时。达到最高温度后的保持时间为0.5-15小时。在升温速度方面,升温至于120以上时,升温速度宜控制在1℃/1~5 分钟。因热处理的摩擦片配方不同,生产制造工艺与参数不同,故对采取热处理条件,应进行试验求得,而不能照搬他处热处理工艺控制。

下面是几个热处理操作的温度----时间的例子:

1:半金属盘式片热处理

热处理结束,关闭加热装置,自然冷却至60℃以下,出片。

对于不同材质的摩擦片,热处理工艺条件的掌握有所区别。例如半金属型摩擦片,由于树脂用量比例少,钢纤维不易吸水,在热处理过程中产生起泡膨胀的程度低,故热处理操作中升温速度可稍快些,最终热处理温度也可相对较高些。而石棉型或NO型摩擦片由于树脂用量多,石棉纤维、某些矿物纤维如海泡石、FKF复合矿物纤维及有机纤维由于吸水性较强或分解温度较低,在热处理过程中升温速度宜慢些,最终热处理温度相对低些。以减少制品起泡与肿胀的发生。也有些生产厂家将石棉型摩擦片的热处理最终温度设定到180-200℃,但必须掌握规律,严格控制,精心掌握,以保证热处理的制品合格。

㈥磨削与钻孔加工

热处理后的制品,它的几何形状是由模具的形状所决定的,但是在施压方向,即所谓制品的厚度,不能依模具所决定。因此制品的厚度,只能通过机械加工的办法进行整理,才能达到厚度的尺寸要求。机械加工方法,主要是依靠砂轮磨削来实现的,因此常称之为磨削加工。

磨削加工是通过特殊的磨床来完成的

⒈磨床

磨床主要是由床身、电机、磨具(砂轮)及吸尘装置等组成的,是一种非标的机械设备。

按摩擦材料的基本形状要求,磨床分为离合器摩擦片磨床和刹车片磨床二种。离合器摩擦片磨床按其工作特点又可分为单面磨床和双面磨床两种,对离合器摩擦片磨制用的单或双面磨床(在本章第二节长纤维类摩擦材料模压成型生产工艺中作一介绍)。这只介绍刹车片磨床。刹车片磨床分为里弧磨床、外弧磨床、组合磨床和平面磨床几种。

①刹车片外弧磨床

外弧磨床(又称外圆磨床)是一种对刹车片外弧表面进行磨削加工的磨床。

刹车片外弧磨床主要是磨削鼓式制动摩擦片的外弧,使其达到刹车片装铆的尺寸要求。

外弧磨床是由一个移动的托胎和一个垂直的可旋转的砂轮组成的。将制动摩擦片放在托胎上,然后送入并接触旋转的砂轮,而实现磨削加工。制品厚度靠托胎与砂轮之间的距离来控制。磨削后的表面花纹要求细腻、平整、最好要保持砂轮表面与制品表面垂直。调整中心,否则制品磨削后的表面容易不平。砂轮表面要经常修整,保持其锋利,并要经常测定磨削的产品的厚度。

②刹车片内弧磨床

内弧磨床(又称内圆磨床)是一种对弧形刹车片内弧表面,进行磨削加工的磨床。刹车片在铆装时,要求内弧表面贴蹄铁后之间隙应小于0·3mm。间隙过大容易发生断裂或出现制动噪音。为此尚要对其表面进行磨削加工,以保证制动摩擦片在安装时能够达到质量要求。

内弧表面进行加工的方法,基本上和外弧磨床磨削方法相同,它是由旋转的砂轮及送片机构组成。旋转的砂轮外径为制品内弧直径,由送片机构将制品送入砂轮表面磨削,磨制尺寸主要是通过,调整砂轮旋转的直径来控制。砂轮可用圆形或者块形砂轮。

内圆的加工也有采用车削办法来加工的。主要是依靠车刀对刹车片内圆表面进行加工。刹车片装在特殊的胎具上,类似车床的夹具。这种利用车床车削的方法,由于效率低,已逐渐被淘汰,绝大多数均采用磨削方法。

③组合式磨床

随着生产技术的不断发展,目前已经出现了使用刹车片和离合器摩擦片组合式磨床,可以对刹车片内外圆表面甚至端角,同时进行磨削加工,而磨削质量又好,效率又高。

组合式的磨床,它的构造几乎是集中各种磨床结构于一身,它将几类不同功能的砂轮,组合在一台设备上。所以其生产效率很高,而且磨削质量也好,这种组合式磨床,特别适用于批量较大的生产使用。

组合式磨床,磨削离合器摩擦片,已经达到相当高的自动化程度。日本采用全自动的磨削设备磨削离合器摩擦片,主要特点是采用砂带代替砂轮。在一套磨削设备上,由送片机构送入离合器摩擦片后,经高速运转的砂带先磨离合器摩擦片的一个表面,送入第二条高速运转的砂带上,此时离合器片摩擦,已经翻转了一个180度,进行另一个表面的磨削,然后送入第三条砂带时,离合器摩擦片又被翻转180度,这样磨削的制品表面光洁度较好、效率高、而自动化程度也高。还无粉尘,生产环境好。更重要的是由于磨削量较小,所以生产材料消耗较小。

④平面磨床

圆盘磨床是典型的加工盘式片表面的机械。如图1.4.1-1所示,电磁吸盘2在驱动电机4的作用下转动,电磁吸盘2本身划分成磁力区,退磁区和工作区(无磁力)。这些区域不因电磁吸盘的转动而变化。操作者在工作区放上工件后,工件随吸盘的转动进入磁力区,并经过粗磨、精磨两次加工后经退磁区返回到工作区。操作者取下加工后的工件并放入待加工件。该操作可连续进行。该设备的特点是技术较为成熟,加工精度较好,生产效率较高,缺点是只能进行表面加工,且背板上凸台分布特殊的工件不方便加工。

⒉钻孔加工

    钻孔设备

摩擦材料与其支撑件的联接方法一般有两种:一种为粘结,另一种为铆接。对于铆接的联接工艺,一般都涉及到钻孔工序。摩擦材料的最典型孔型为阶梯孔。目前阶梯孔在本行业中均为一次钻出。大、小孔的直径由钻头保证,大孔的钻孔深度由设备保证,小孔的钻深由钻头确定。以下分别介绍在盘式片、鼓式片和离合器片上的钻孔。

⑴盘式片钻孔设备

盘式片最早是为轻轿车配套制动系统服务的产品,其载荷较小,故常见的联接方式为粘接,但随着盘式片应用范围的逐步扩大和技术的进步,采用铆接方式的盘式片也在渐渐增多。以下介绍一种多轴式盘式片钻孔机。

JF620型盘式片软轴钻孔机。该机由动力盘5、钻具总成3、送料盒8、推片板7、进给系统2和冷却系6等组成。其优点是工作效率高,缺点是在孔位排列紧密时,难以实现。工作过程如下:操作者将工件置于料盒中,启动机器,则推片板将工件从料盒中推出一片至钻具总成下方,进给系统动作,带动钻具总成至下止点,然后抬起,推料板再次动作,送进一新工件同时将完成钻孔的原件推出。

鼓式片钻孔设备

鼓式片钻孔是一道常见工序,与之相对应的钻孔设备也相应较多。如适用于复杂孔位的单孔钻,半自动单孔钻,适合的规律排列的双孔钻,七孔钻,还有应用数字控制的多孔钻等。

①单孔钻

单孔钻就是操作者逐个地将工件上的孔钻出。钻孔的深度由设备上的可调止点保证,钻孔位置精度由手持胎具保证。该设备最初的使用对象为复杂孔位的工件。下图所示的JF505D型单孔钻为该类设备典型例子。该机采用气缸为定位压力头,减少了操作者的劳动强度。工作过程如下:在手持胎具5上装夹工件,置于弹性工作台6上,对准手持胎具上的孔位启动气缸(脚踏开关),将工件下压至止点,将孔钻出。气缸拉回,弹性工作台恢复至原位,重新对准另一孔位,重复上述动作。该设备的优点是设备投资小,操作简单。缺点是劳动强度大,工效较低。

②半自动单孔钻

半自动单孔钻基本原理与上述JF505D类似,但该机的胎具装在一可以拉出、推进的轴上。胎具的上部按工件的孔位加工出定位孔,工件装在胎具下部,气缸夹紧。操纵按钮安装在胎具前的操纵手柄上以方便操作。工作过程与上述JF505D型机类似。该机装卸工件方便,操作省力,对孔容易,劳动强度较前者大大降低,生产效率有一定提高。

③双孔钻

对于具有规则排列的双排孔的鼓式片工件,采用高效的钻孔设备来进行加工应当为使用者的首选。下图所示的JF503W型自动双孔钻床正是这样的一种设备。该机在调整完后,操作者只需将工件置于料仓7内,其余工作由设备完成,该机由凸轮实现钻孔进给,钻削头6置于一活动滑台上,该滑台的初始位置可调,以适应不同尺寸的工件。凸轮每转一圈,完成一次二孔的加工,在此期间,胎具完成一次分度。分度定位由机械模板确定。胎具上带有拨料板,可以自动进料,工件由胎具定位,钢丝绳夹紧,夹紧力可调。该机具有生产效率高,操作方便,工作可靠等优点。该机一般用于载重车的鼓式片钻孔加工。

④多孔钻

对于规则排列的双排孔的工件,在孔数较多时,还可应用多钻头的方法提高工效。下图所示的JF503M型薄片自动多孔钻是该方法的典型代表。该方法沿工件的周向排列钻具(最多7个,前述的JF503W沿工件宽度方向排列钻具)。每个钻具的中心线均指向胎具中心线,并沿周向可调。所有钻具置于钻具移位总成的承载环上,该承载环可上下移动,采用可调式上下止点定位。与JF503W一样,该机可实现自动作业。工作过程如下:操作者将工件置于自动送料总成3上,胎具总成6分度旋转,在胎具旋转的间歇期内,钻具总成先按预先调好的位置钻出一排孔,然后钻具移位总成将钻具总成升至最高点,其再次动作,钻出另一排孔,此时,胎具总成再次分度旋转,送入一新的工件,同时将钻孔后的工件送出。依次重复进行。该机由PLC控制,采用钢丝绳夹紧工件。生产效率很高,且操作非常简单。钻具总成上钻头的初始位置可调,更换产品时,仅需更换相应的胎具、钻头规格,具有良好的适应性。

⑤多排孔设备

对于规则排列的多排孔工件,应用上述设备都有一定的局限性,有些甚至难以适应。德国生产的一种设备可以满足加工此类工件的需要。图给出了吉林大学机电所生产的与上述德国设备类似的JF501SQ型通用多孔钻床的结构简图。该设备在功能上全面覆盖了上述的德国设备,并且与上述德国设备比较,该设备的胎具可自旋转一定角度,从而使其可以适应一定范围的复杂多排孔位工件的钻孔加工(德国设备的胎具只能平移,不能自旋转。只能加工多排规则排列孔位的工件)。下面介绍JF501SQ通用多孔钻床的工作过程:将工件置入胎具前方的自动送料总成上(图中未画出),送料总成将工件推出一件,送至胎具5上,胎具上的夹紧件对工件自动完成定位夹紧。钻具总成4按预定的个数(最多10个)钻出第一排孔,然后位移。位移转动总成6将胎具平移至第二排孔位置,钻第二排孔,以此类推,直至将工件上所有孔钻出。由于该设备胎具具有自转位功能,在每次调整时,可使胎具向左和向右各旋转一固定角度(角度大小可调)。故在每排孔位时,还可使胎具向左和向右转一角度钻孔,从而实现某些复杂孔位的工件钻孔要求。

该机采用PLC控制,伺服位移系统,转位机械定位,液压驱动,是目前摩擦材料行业钻孔设备中技术含量较高的产品。

⑥离合器片钻孔设备

在离合器面片上钻孔,一般为制造离合器面片加工的最后一道加工工序。

离合器面片上的孔数一般较多,排布和形状各异。利用机器来钻孔,是批量生产离合器面片的必备条件。目前常见的钻孔机械有两种:一种如图1.5.3-1所示。

该机械利用一动力盘,动力盘按产品的孔位进行输出轴布置,动力盘上的输出轴的个数与产品的个数一致。工作时动力盘一次上下,即可完成一件工件的钻孔工作。其优点是加工精度容易保证,生产效率高。缺点是孔距过小时不易实现。而且对应一种工件须加工一动力盘,制造和使用成本较高。

另一种方法用可调节的钻头单元组合来代替上述动力盘的功用(如图1.5.3-2所示)。处于承载环(20)上的(最多8个)钻具总成(21),自身带有电机作为动力源,并可在承载环上转动或移动,然后固定。工件上的钻孔不要求一次完成,按工件上孔的排列规律,找出适当的分度角度,使胎具(件17下部)进行分度钻孔。每分度一次承载环上下一次,完成数个钻孔(由承载环上所安装的钻具总成确定),胎具旋转一周,将工件上所有的孔全部钻出。与前一种方法比较,该方法具有适应性好,功能全,操作方便等优点,但生产效率与前者相比相对较低,制造成本略为偏高。

以下介绍图1.5.3-2所示方法的工作过程。工件由人工叠放在工件堆放架(12)前,送料自动将工件推出一片,送至槽定位工位,槽定位板下压对其进行周边定位,并带动工件旋转,完成槽定位。然后槽定位板升起,送料 (1)将工件送至钻孔工位,同时将完成钻孔的原工件推至成品下料架(8)上,

夹紧缸(2)动作,压紧工件,并完成对工件的定位。承载环下上一次,完成一次钻孔。分度电机(15)带动胎具分度,承载环再次下上,完成另一次钻孔,直至胎具旋转一圈,完成整片的钻孔。夹紧缸升起,送料 动作,将另一件送入。

送料推出工件在槽定位工位完成槽定位的动作,在承载环钻孔的同时进行,并可预先完成。整机的动作由PLC控制。钻具总成上带有钻深微调旋钮。大小孔的尺寸及公差由钻头保证。

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