粉末冶金汽车同步器齿毂模具改进设计.docx

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制造业自动化

粉末冶金汽车同步器齿毂模具改进设计

Thedesignonimprovementofpowdermetallurgy

moldforautomotivesynchronizergearhub

王海洋1,苑有印1,张志刚2

WANGHai-yang1,YUANYou-yin1,ZHANGZhi-gang2

(1.辽宁工业大学机械工程与自动化学院，锦州121001;2.兴城市粉末冶金有限公司，兴城125100)

摘要：基于粉末冶金多台阶压坯密度均匀分布的原则，设计一套粉末冶金汽车同步器齿毂精密成形模具，该模具设计克服原有的设计缺陷，可以实现无切削加工，并能很好地改善粉末冶金压坯的密度分布。分析表明，该模具改进技术在现有的“上二下三”模架压机上有着广泛的应用

前景。

关键词：粉末冶金模具；移粉机构；密度分布

中图分类号：TH16文献标识码：A

Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2015.08(上).37

0引言

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术，具有材料利用率高、生产成本低廉、生产效率高、适合大批量生产等优点[121。粉末冶金模具是产品最终性能、形状及尺寸精度的决定因素，模具设计的优劣直接影响着制品质量的高低3。本文改进设计的模具用于汽车同步器齿毂生产，由于齿毂的形状结构比较复杂，因此在生产加工中需要先将复杂的模具进行简化，并在后续的机械加工中保证零件设计尺寸精度的实现，这样不仅使加工工序繁琐、效率降低，而且还会因为模具的简化导致压坯密度分布的均匀性大幅度降低。

1产品分析

汽车同步器齿毂(如图1所示)是汽车变速箱中的重要零件，是粉末冶金生产工艺制造中的典型产品。由图1可以看出，齿毂零件轴向上共有两个端面，且每个端面上分别有三个台阶面，即此零件为不等高(多台阶)压

图1同步器齿毂零件图

文章编号：1009-0134(2015)08(上)-0128-02

坯，因此需要按照多台阶压坯密度均匀分布的遵循原则来设计模具。根据压制工艺要求，每个台阶面必须对应相应的压制模冲，以达到压坯密度分布均匀的目的4。

2原有设计方案

由于齿毂零件上每个台阶面所对应的模冲要与相应的模板固定，这就需要通过“上三下三”模架或“上三下四”模架来完成此操作。但是目前企业中缺乏此类模架，只有“上二下三”模架。“上二下三”型的模架顾名思义就是只有两个上模板和三个下模板，那么两个上模板最多只能与两个上模冲固定，三个下模板最多能与三个下模板固定，而此零件需要上下各三个模冲，这就要求模架要有三个上模板才能与之配合。为了能使“上二下三”型模架能压制此零件，在实际设计中将上二模冲和上三模冲合并成一个如图2所示的模冲，用一个模冲来压制两个台阶面，模冲实物图如图3所示，简化模具压制成形时的状态如图4所示。

图2模冲零件图

收稳日期：2015-02-11

作者简介：王海洋(1970-),男，辽宁昌图人，研究方向为精密加工技术研究和机械产品加工工艺研究。

【128】第37卷第8期2015-08(上)

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图3模具实物图图4模具压制示意图

如图4所示，A、B两部分的压坯台阶高度为6.2mm,而压坯的总厚度为18.5mm,A、B两台阶的高度差为总厚度的三分之一，如果按照这样的方案设计模具，就违背了多台阶压坯密度分布均匀的原则。对于压制多台阶压坯时，不同横截面相对应的模冲移动的距离和速度必定不等，即不能采用整体模冲压制多台阶压坯，这样会导致A、B两部分的密度差较大，通过排水法测量这两部分的密度，其密度差可达到1g/cm3,

密度差较大会影响产品的最终力学性能，使得两部分的强度差别过大I?。为了改善两台阶的密度差，设计时可将压制A、B两个台阶的上内模冲端面的台阶高度减小为2.9mm,但是这样的模冲不能压制出产品所要求的槽深，即B部分槽深小于设计尺寸，因此只能通过后续的机械加工来到达产品设计要求。这样不仅使工序繁琐、效率低、能耗大，而且仍不能很好的改善压坯密度分布不均的情况6。

3模具改进设计

本文设计一套带有“移粉机构”的粉末冶金模具，以解决原有模具设计中存在的问题。“移粉机构”示意图如图5(自由状态)和图6(成形状态)所示，图7为模具总装配图。

图5自由状态图6成形状态

由图5可看出，装粉时，压机将阴模及模冲分别调整至所需要的装粉高度。因为在装粉