一種粉末冶金摩擦材料脫落模具設計

徐慧 張馳

摘 要：以粉末冶金摩擦材料為依據，設計一種冷壓成型的脫落模具。首先對壓坯件進行壓制前工藝分析，經過計算采用單向壓制工序。采用陰模向下移動，下模沖在液壓缸作用下向上頂出壓坯的頂出方式。該模具與傳統模具相比無廢料產生，合理利用資源，節約了成本。

關鍵詞：粉末冶金; 脫落模具;壓坯

中圖分類號：TG385.2 ? ? ? ?文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.04.014

20世紀80年代后，我國一些主要的粉末冶金企業先后從歐美等國家引進了粉末冶金制作設備和制造技術[1]，通過對設備吸納和改進極大地促進了我國粉末冶金模具的技術進步，使我國的粉末冶金制造技術水平有了顯著的提高[2]。之后我國一些高校開設與此相關的課程為該技術的普及及發展打下了堅實的基礎，并且企業也對此技術進行改進，為該技術的實踐創造有利條件。

1 粉末冶金模具設計原則

粉末冶金模具設計的合理性在很大程度上決定了模具零件的基本特性，模具設計的不合理也會造成不同程度的生產困難和安全事故，如坯件的開裂、模具容易損壞、勞動強度大等[3-5]。基于以上問題，總結粉末冶金模具設計的基本原則為：

（1）粉末冶金模具必須使壓坯符合規定的形狀、尺寸、精度及密度分布。

（2）粉末冶金模具應該能夠滿足生產需求和使用壽命，應當便于操作、安全可靠、盡量能實現自動化生產，并且需要合理設計模具結構，正確選擇模具材料，使其滿足要求。

（3）粉末冶金模具結構和材料選擇時應當考慮經濟效益。在良好經濟效益的前提下，保證模具滿足加工坯件要求。模具設計盡量考慮通用零件和通用模架的使用，以提高設計的效率。

2 摩擦材料模具設計和材料選擇

在制作高密度零件的時候，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系為：低密度的零件精度可以要求相對高點，形狀可以較復雜點;高密度零件精度要低點，復雜程度要有所降低，同時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的壓力中心相重合。否則就會產生不必要的彎曲，情況較輕時，產生配合間隙不對稱，模沖會劃傷模壁，較重時，模沖可能會斷裂。本次設計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計

陰模的高度由裝粉高度、下模沖進入陰模的高度、下模沖在陰模內的引導高度以及余量來確定。結構如圖1所示。

下模沖進入陰模的高度20 mm，下模沖在陰模型腔內導引距離假設為25 mm，除此之外加大長度5～10 mm用來補償磨損的模沖，加上余量最終定為90 mm。陰模的寬度計算查閱文獻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計

下模沖與摩擦材料形狀一致，由于設計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。結構如圖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，對材料提出了高硬度、高強度、抗疲勞、高耐磨性以及抗振動的能力要求，一般選用硬質合金，考慮到高硬度、高強度、抗疲勞、高耐磨性以及抗振動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 結論

（1）本設計采用陰模向下移動，下模沖在液壓缸作用下向上頂出壓坯的頂出方式。

（2）本設計中采用液壓缸放置在模具下側，在模具下落過程中液壓缸工作推動下模沖頂出工件完成自動脫落，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。

參考文獻：

[1] 蔣桂芝.模具技術在國民經濟中的地位[J].機電產品開發與創新，2009，22（3）：31-32.

[2] 楊春蔚，王智南，辛佳隆，等.模具和沖壓技術的發展趨勢[J].科風，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計[J].模造，2018，18（1）：79-81.

[4] 張田榮.沖壓模具材料的分類及選用[J].鍛壓裝備與制造技術，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].柳州職業技術學院學報，2016，16（2）：61-64.