汽車ABS防抱死齒圈粉末冶金壓制模具設(shè)計(jì)

ABS齒圈是汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的重要零件，如何生產(chǎn)出高精度、高質(zhì)量的粉末冶金ABS齒圈是一個(gè)非常重要的課題。本文通過(guò)對(duì)大直徑（Φ170）、多齒（80齒）的粉末冶金ABS齒圈生產(chǎn)工藝過(guò)程的分析，從模具的選材、模具結(jié)構(gòu)（多齒分沖，階梯結(jié)構(gòu)）、模具間隙、模具尺寸等方面，對(duì)ABS齒圈壓制模具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使壓制模具具有高使用壽命，產(chǎn)品齒部密度達(dá)到圖紙要求，后序的鍍鋅表面也達(dá)到了圖紙要求。

隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，汽車安全性日益成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。ABS是己經(jīng)是汽車上的標(biāo)配（汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)），ABS齒圈是汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的重要零件，是整個(gè)系統(tǒng)唯一數(shù)據(jù)讀取硬件來(lái)源部件。粉末冶金ABS齒圈的優(yōu)勢(shì)在于能生產(chǎn)最終形狀零件，具有高效率、高精度；同時(shí)具備節(jié)材、省能的顯著特點(diǎn)，只要少量切削加工，大大減低生產(chǎn)成本。同時(shí)，隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，ABS齒圈的形狀也越來(lái)越復(fù)要，直徑、齒形分度和齒數(shù)要求越來(lái)越高。粉末冶金ABS齒圈的形狀和精度的保證，最主要的就是壓制模具的形狀和精度；生產(chǎn)過(guò)程的順暢，取決于壓制模具設(shè)計(jì)的合理性。

1) 如圖1所示為粉末冶金ABS齒圈產(chǎn)品簡(jiǎn)圖。

2) ABS齒圈內(nèi)孔公差為0.035，直徑大，內(nèi)孔與端面垂直度為0.04，要求精度高，整形不能達(dá)到產(chǎn)品要求，必須要后序機(jī)械加工。由分析確定生產(chǎn)工藝流程為壓制、燒結(jié)、精整、機(jī)械加工、鍍彩鋅、包裝。

3) 粉末壓機(jī)選用和模架選用：先用creo三維軟件建模，查詢ABS齒圈的壓制投影面積為78cm2，壓制毛坯質(zhì)量為800g。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，壓制齒轂產(chǎn)品需要390T壓力；根據(jù)產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)和公司現(xiàn)有粉末壓機(jī)的情況，選取500T上二下三模架粉末油壓機(jī)。

1) 粉末冶金ABS齒圈模具設(shè)計(jì)的工藝參數(shù)包括材料的松裝密度、壓坯的回彈率、燒結(jié)收縮率、精整余量和回彈量等。材料松裝密度可以測(cè)量粉材獲得；其它模具設(shè)計(jì)參數(shù)可以用原有的相近的模具，用實(shí)驗(yàn)的方法獲得準(zhǔn)確的相關(guān)參數(shù)，用以開(kāi)新模具使用。

2) 本文ABS齒圈齒數(shù)為80齒，齒深2.5，齒槽寬為3，總厚為15；背部為斜面圓滑過(guò)渡。

齒部成形可以有兩種方式，一種是齒部做成一個(gè)帶全齒的齒形沖，模具制作簡(jiǎn)單，但估計(jì)齒部密度低，同時(shí)脫模困難；另一是齒形分沖，齒形按常規(guī)分沖模式（以齒形齒面分沖，做直沖，齒形沖高度過(guò)高），齒形部位沖的高度過(guò)高，做沖的難度太高；第三種是做成階梯結(jié)構(gòu)，此種方式?jīng)_齒部高度可以降低，做沖難度大大降低，但此前粉末冶金模具中沒(méi)有類似分沖的先例，外齒沖強(qiáng)度待驗(yàn)證。一個(gè)沖。

背部為斜面圓滑過(guò)渡，成形可以有兩種方式，一是斜面處分沖，做成兩個(gè)沖，壓制后產(chǎn)品分沖部位會(huì)有接點(diǎn)，需后序車加工；另一種是下面做成一個(gè)沖，斜面做在壓制陰模上，陰模做成帶臺(tái)階的，過(guò)渡圓滑，但可能斜面過(guò)大，斜面處產(chǎn)生滑移。

根據(jù)以上分析，確定采用兩種壓制模具方式試驗(yàn)。第一種試驗(yàn)是齒部做成帶齒的齒形沖，背部為提高齒部密度，在下R角部位分沖；第二種試驗(yàn)是齒部分沖，做成階梯結(jié)構(gòu)沖，下面做成一個(gè)沖，斜面做在壓制陰模上，陰模做成帶臺(tái)階的，過(guò)渡圓滑。

壓制陰模選擇材質(zhì)為硬質(zhì)合金，耐磨性好，使用壽命長(zhǎng)。齒形沖選用彈性好的冷作模具鋼，選用材料SLD，熱處理硬度56-58HRC 。背部沖形狀較簡(jiǎn)單，選用DC53材料，熱處理硬度56-58HRC。

根據(jù)以上工藝分析、模具設(shè)計(jì)分析、模具材料選擇，制作出粉末冶金同步器齒轂?zāi)＞�，模具裝配圖如圖所示。

關(guān)鍵模具圖結(jié)構(gòu)

用第一種模具壓制，齒部密度低于產(chǎn)品圖要求，背部斜面圓滑過(guò)渡部份有接痕，還需要車加工才能保證產(chǎn)品要求。后序鍍彩鋅時(shí)，齒部鍍鋅層不能防銹，5天時(shí)間就上銹了。

用第二種模具壓制，齒部密度完全達(dá)到產(chǎn)品圖要求，外齒沖（做成階梯結(jié)構(gòu)）強(qiáng)度模具強(qiáng)度經(jīng)過(guò)連續(xù)3天壓制的考驗(yàn)，完全能適應(yīng)批量壓制。背部斜面處無(wú)明顯滑移，可以達(dá)到產(chǎn)品外觀要求。后序鍍彩鋅時(shí)，齒部鍍鋅層能防銹，經(jīng)過(guò)48小時(shí)鹽霧實(shí)驗(yàn)，無(wú)上銹現(xiàn)象。

產(chǎn)品成品圖

經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的第二種ABS齒圈壓制模具，進(jìn)行ABS齒圈產(chǎn)品生產(chǎn)，生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)詳細(xì)檢測(cè)，齒圈齒部分度、齒部密度、整體密度、鍍鋅表面的鍍層等技術(shù)指標(biāo)，均達(dá)到了產(chǎn)品圖的要求；模具的使用壽命也達(dá)到了預(yù)期的時(shí)間。

本文通過(guò)對(duì)粉末冶金ABS齒圈的生產(chǎn)工藝過(guò)程的分析，從模具的選材、模具結(jié)構(gòu)（多齒分沖，階梯結(jié)構(gòu)）、模具間隙、模具尺寸和以往經(jīng)驗(yàn)等方面，對(duì)ABS齒圈壓制模具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使模具具有較高使用壽命；同時(shí)，產(chǎn)品齒部密度達(dá)到圖紙要求，后序的鍍鋅表面也達(dá)到了圖紙要求。隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，ABS齒圈在汽車的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)中成為標(biāo)配，各種類型的ABS齒圈都可能遇到，希望本文對(duì)其他的粉末技術(shù)人員有具有一定的參考價(jià)值。