一種粉末冶金摩擦材料脫落模具設(shè)計(jì)

徐慧 張馳

摘 要：以粉末冶金摩擦材料為依據(jù)，設(shè)計(jì)一種冷壓成型的脫落模具。首先對(duì)壓坯件進(jìn)行壓制前工藝分析，經(jīng)過計(jì)算采用單向壓制工序。采用陰模向下移動(dòng)，下模沖在液壓缸作用下向上頂出壓坯的頂出方式。該模具與傳統(tǒng)模具相比無廢料產(chǎn)生，合理利用資源，節(jié)約了成本。

關(guān)鍵詞：粉末冶金; 脫落模具;壓坯

中圖分類號(hào)：TG385.2 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.04.014

20世紀(jì)80年代后，我國一些主要的粉末冶金企業(yè)先后從歐美等國家引進(jìn)了粉末冶金制作設(shè)備和制造技術(shù)[1]，通過對(duì)設(shè)備吸納和改進(jìn)極大地促進(jìn)了我國粉末冶金模具的技術(shù)進(jìn)步，使我國的粉末冶金制造技術(shù)水平有了顯著的提高[2]。之后我國一些高校開設(shè)與此相關(guān)的課程為該技術(shù)的普及及發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并且企業(yè)也對(duì)此技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，為該技術(shù)的實(shí)踐創(chuàng)造有利條件。

1 粉末冶金模具設(shè)計(jì)原則

粉末冶金模具設(shè)計(jì)的合理性在很大程度上決定了模具零件的基本特性，模具設(shè)計(jì)的不合理也會(huì)造成不同程度的生產(chǎn)困難和安全事故，如坯件的開裂、模具容易損壞、勞動(dòng)強(qiáng)度大等[3-5]?；谝陨蠁栴}，總結(jié)粉末冶金模具設(shè)計(jì)的基本原則為：

（1）粉末冶金模具必須使壓坯符合規(guī)定的形狀、尺寸、精度及密度分布。

（2）粉末冶金模具應(yīng)該能夠滿足生產(chǎn)需求和使用壽命，應(yīng)當(dāng)便于操作、安全可靠、盡量能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，并且需要合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，正確選擇模具材料，使其滿足要求。

（3）粉末冶金模具結(jié)構(gòu)和材料選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效益。在良好經(jīng)濟(jì)效益的前提下，保證模具滿足加工坯件要求。模具設(shè)計(jì)盡量考慮通用零件和通用模架的使用，以提高設(shè)計(jì)的效率。

2 摩擦材料模具設(shè)計(jì)和材料選擇

在制作高密度零件的時(shí)候，常常需要用到熱處理等工藝。這樣既增加了成本又限制了零件的形狀和尺寸。一般來說密度、形狀和精度三者的關(guān)系為：低密度的零件精度可以要求相對(duì)高點(diǎn)，形狀可以較復(fù)雜點(diǎn);高密度零件精度要低點(diǎn)，復(fù)雜程度要有所降低，同時(shí)還要注意壓力中心的問題。所謂壓力中心問題是壓坯與陰模外形的壓力中心，模沖承載板與壓力機(jī)的壓力中心相重合。否則就會(huì)產(chǎn)生不必要的彎曲，情況較輕時(shí)，產(chǎn)生配合間隙不對(duì)稱，模沖會(huì)劃傷模壁，較重時(shí)，模沖可能會(huì)斷裂。本次設(shè)計(jì)的摩擦片的壓力中心為幾何中心。

2.1 摩擦片模具陰模的設(shè)計(jì)

陰模的高度由裝粉高度、下模沖進(jìn)入陰模的高度、下模沖在陰模內(nèi)的引導(dǎo)高度以及余量來確定。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

下模沖進(jìn)入陰模的高度20 mm，下模沖在陰模型腔內(nèi)導(dǎo)引距離假設(shè)為25 mm，除此之外加大長度5～10 mm用來補(bǔ)償磨損的模沖，加上余量最終定為90 mm。陰模的寬度計(jì)算查閱文獻(xiàn)確定為摩擦片寬度的3倍，最終定為90 mm。

2.2 粉末冶金模具下模沖的設(shè)計(jì)

下模沖與摩擦材料形狀一致，由于設(shè)計(jì)中選用拉下式頂出方式，所以下模沖高度需要大于陰模高度，留出5～10 mm的磨損余量，最終確定下模沖長為120 mm。在下部有厚度20 mm的連接板。下模沖尺寸為邊長26 mm、高度100 mm的六邊體和邊長90 mm、厚度20 mm的正方體的組合體。結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.3 摩擦片模具材料的選擇

陰模是摩擦片模具中最主要的零件，它承受較大的摩擦力，加工制作難度較大，對(duì)材料提出了高硬度、高強(qiáng)度、抗疲勞、高耐磨性以及抗振動(dòng)的能力要求，一般選用硬質(zhì)合金，考慮到高硬度、高強(qiáng)度、抗疲勞、高耐磨性以及抗振動(dòng)的因素選用合金工具鋼Cr12MoV。

模沖和陰模有大致相同的工作要求，可以選用與陰模相同的材料，但是一定要有高韌性和抗彎曲能力，其熱處理硬度比陰模稍低就行。模沖應(yīng)該具有良好的韌性，高的耐磨性，一般選擇低合金工具鋼，這里選擇使用工具鋼 Cr12MoV。其他零件如模座、頂桿、模板等選用45#鋼。

3 結(jié)論

（1）本設(shè)計(jì)采用陰模向下移動(dòng)，下模沖在液壓缸作用下向上頂出壓坯的頂出方式。

（2）本設(shè)計(jì)中采用液壓缸放置在模具下側(cè)，在模具下落過程中液壓缸工作推動(dòng)下模沖頂出工件完成自動(dòng)脫落，由此可減少工人的操作，解放了工人的雙手，并且由于采用粉沫冶金工藝合理利用了資源，減少了資源的浪費(fèi)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔣桂芝.模具技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2009，22（3）：31-32.

[2] 楊春蔚，王智南，辛佳隆，等.模具和沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].科風(fēng)，2018（36）：188.

[3] 谷文金，孫立臣.粉末冶金齒轂成形工藝分析與模具設(shè)計(jì)[J].模造，2018，18（1）：79-81.

[4] 張?zhí)飿s.沖壓模具材料的分類及選用[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2018，53（1）：98-100.

[5] 高茂濤，韋召模.模具材料及熱處理工藝的選擇研究[J].柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，16（2）：61-64.