1 粉末冶金模具设计原则
粉末冶金模具设计的合理性在很大程度上决定了模具零件的基本特性,模具设计的不合理也会造成不同程度的生产困难和安全事故,如坯件的开裂、模具容易损坏、劳动强度大等。基于以上问题,总结粉末冶金模具设计的基本原则为:
(1) 粉末冶金模具必须使压坯符合规定的形状、尺寸、精度及密度分布。
( 2) 粉末冶金模具应该能够满足生产需求和使用寿命,应当便于操作、安全可靠、尽量能实现自动化生产,并且需要合理设计模具结构,正确选择模具材料,使其满足要求。
3) 粉末冶金模具结构和材料选择时应当考虑经济效益。在良好经济效益的前提下,保证模具满足加工坯件要求。模具设计尽量考虑通用零件和通用模架的使用,以提高设计的效率。
2 摩擦材料模具设计和材料选择
在制作高密度零件的时候,常常需要用到热处理等工艺。这样既增加了成本又限制了零件的形状和尺寸。一般来说密度、形状和精度三者的关系为: 低密度的零件精度可以要求相对高点,形状可以较复杂点; 高密度零件精度要低点,复杂程度要有所降低,同时还要注意压力中心的问题。所谓压力中心问题是压坯与阴模外形的压力中心,模冲承载板与压力机的压力中心相重合。否则就会产生不必要的弯曲,情况较轻时,产生配合间隙不对称,模冲会划伤模壁,较重时,模冲可能会断裂。本次设计的摩擦片的压力中心为几何中心。
2. 1 摩擦片模具阴模的设计
阴模的高度由装粉高度、下模冲进入阴模的高度、下模冲在阴模内的引导高度以及余量来确定。结构如图 1所示。
2. 2 粉末冶金模具下模冲的设计
下模冲与摩擦材料形状一致,由于设计中选用拉下式顶出方式,所以下模冲高度需要大于阴模高度,留出 5 ~10 mm 的磨损余量,最终确定下模冲长为 120 mm。在下部有厚度 20 mm 的连接板。下模冲尺寸为边长 26 mm、高度 100 mm 的六边体和边长 90 mm、厚度 20 mm 的正方体的组合体。
2. 3 摩擦片模具材料的选择
阴模是摩擦片模具中最主要的零件,它承受较大的摩擦力,加工制作难度较大,对材料提出了高硬度、高强度、抗疲劳、高耐磨性以及抗振动的能力要求,一般选用硬质合金,考虑到高硬度、高强度、抗疲劳、高耐磨性以及抗振
动的因素选用合金工具钢 Cr12MoV。模冲和阴模有大致相同的工作要求,可以选用与阴模相同的材料,但是一定要有高韧性和抗弯曲能力,其热处理硬度比阴模稍低就行。模冲应该具有良好的韧性,高的耐磨性,一般选择低合金工具钢,这里选择使用工具钢Cr12MoV。其他零件如模座、顶杆、模板等选用 45#钢。