一种粉末冶金摩擦材料脱落模具设计
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摘 要：以粉末冶金摩擦材料为依据，设计一种冷压成型的脱落模具。首先对压坯件进行压制前工艺分析，经过计算采用单向压制工序。采用阴模向下移动，下模冲在液压缸作用下向上顶出压坯的顶出方式。该模具与传统模具相比无废料产生，合理利用资源，节约了成本。
关键词：粉末冶金; 脱落模具;压坯
中图分类号：TG385.2 文献标识码：A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.04.014
20世纪80年代后，我国一些主要的粉末冶金企业先后从欧美等国家引进了粉末冶金制作设备和制造技术[1]，通过对设备吸纳和改进极大地促进了我国粉末冶金模具的技术进步，使我国的粉末冶金制造技术水平有了显著的提高[2]。之后我国一些高校开设与此相关的课程为该技术的普及及发展打下了坚实的基础，并且企业也对此技术进行改进，为该技术的实践创造有利条件。
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[3-5]。基于以上问题，总结粉末冶金模具设计的基本原则为：
（1）粉末冶金模具必須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。
下模冲进入阴模的高度20 mm，下模冲在阴模型腔内导引距离假设为25 mm，除此之外加大长度5～10 mm用来补偿磨损的模冲，加上余量最终定为90 mm。阴模的宽度计算查阅文献确定为摩擦片宽度的3倍，最终定为90 mm。
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。结构如图2所示。
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。
3 结论
（1）本设计采用阴模向下移动，下模冲在液压缸作用下向上顶出压坯的顶出方式。
（2）本设计中采用液压缸放置在模具下侧，在模具下落过程中液压缸工作推动下模冲顶出工件完成自动脱落，由此可减少工人的操作，解放了工人的双手，并且由于采用粉沫冶金工艺合理利用了资源，减少了资源的浪费。
参考文献：
[1] 蒋桂芝.模具技术在国民经济中的地位[J].机电产品开发与创新，2009，22（3）：31-32.
[2] 杨春蔚，王智南，辛佳隆，等.模具和冲压技术的发展趋势[J].科风，2018（36）：188.
[3] 谷文金，孙立臣.粉末冶金齿毂成形工艺分析与模具设计[J].模造，2018，18（1）：79-81.
[4] 张田荣.冲压模具材料的分类及选用[J].锻压装备与制造技术，2018，53（1）：98-100.
[5] 高茂涛，韦召模.模具材料及热处理工艺的选择研究[J].柳州职业技术学院学报，2016，16（2）：61-64.
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