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    汽車ABS防抱死齒圈粉末冶金壓制模具設計

    ABS齒圈是汽車防抱死制動系統的重要零件,如何生產出高精度、高質量的粉末冶金ABS齒圈是一個非常重要的課題。本文通過對大直徑(Φ170)、多齒(80齒)的粉末冶金ABS齒圈生產工藝過程的分析,從模具的選材、模具結構(多齒分沖,階梯結構)、模具間隙、模具尺寸等方面,對ABS齒圈壓制模具進行優化設計,使壓制模具具有高使用壽命,產品齒部密度達到圖紙要求,后序的鍍鋅表面也達到了圖紙要求。

    1引言

    隨著汽車工業的不斷發展,汽車安全性日益成為人們關注的重點。ABS是己經是汽車上的標配(汽車防抱死制動系統),ABS齒圈是汽車防抱死制動系統的重要零件,是整個系統唯一數據讀取硬件來源部件。粉末冶金ABS齒圈的優勢在于能生產最終形狀零件,具有高效率、高精度;同時具備節材、省能的顯著特點,只要少量切削加工,大大減低生產成本。同時,隨著汽車工業的快速發展,ABS齒圈的形狀也越來越復要,直徑、齒形分度和齒數要求越來越高。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;生產過程的順暢,取決于壓制模具設計的合理性。

    2 工藝分析

    1) 如圖1所示為粉末冶金ABS齒圈產品簡圖。

    image.png

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

    3) 粉末壓機選用和模架選用:先用creo三維軟件建模,查詢ABS齒圈的壓制投影面積為78cm2,壓制毛坯質量為800g。根據經驗計算,壓制齒轂產品需要390T壓力;根據產品形狀結構和公司現有粉末壓機的情況,選取500T上二下三模架粉末油壓機。

    3 模具設計分析

    1) 粉末冶金ABS齒圈模具設計的工藝參數包括材料的松裝密度、壓坯的回彈率、燒結收縮率、精整余量和回彈量等。材料松裝密度可以測量粉材獲得;其它模具設計參數可以用原有的相近的模具,用實驗的方法獲得準確的相關參數,用以開新模具使用。

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

    齒部成形可以有兩種方式,一種是齒部做成一個帶全齒的齒形沖,模具制作簡單,但估計齒部密度低,同時脫模困難;另一是齒形分沖,齒形按常規分沖模式(以齒形齒面分沖,做直沖,齒形沖高度過高),齒形部位沖的高度過高,做沖的難度太高;第三種是做成階梯結構,此種方式沖齒部高度可以降低,做沖難度大大降低,但此前粉末冶金模具中沒有類似分沖的先例,外齒沖強度待驗證。一個沖。

    背部為斜面圓滑過渡,成形可以有兩種方式,一是斜面處分沖,做成兩個沖,壓制后產品分沖部位會有接點,需后序車加工;另一種是下面做成一個沖,斜面做在壓制陰模上,陰模做成帶臺階的,過渡圓滑,但可能斜面過大,斜面處產生滑移。

    根據以上分析,確定采用兩種壓制模具方式試驗。第一種試驗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;第二種試驗是齒部分沖,做成階梯結構沖,下面做成一個沖,斜面做在壓制陰模上,陰模做成帶臺階的,過渡圓滑。

    4 模具材料選擇

    壓制陰模選擇材質為硬質合金,耐磨性好,使用壽命長。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 。背部沖形狀較簡單,選用DC53材料,熱處理硬度56-58HRC。

    5 壓制模具設計

    根據以上工藝分析、模具設計分析、模具材料選擇,制作出粉末冶金同步器齒轂模具,模具裝配圖如圖所示。

    關鍵模具圖結構

    image.png

    6 ABS齒圈試制

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

    用第二種模具壓制,齒部密度完全達到產品圖要求,外齒沖(做成階梯結構)強度模具強度經過連續3天壓制的考驗,完全能適應批量壓制。背部斜面處無明顯滑移,可以達到產品外觀要求。后序鍍彩鋅時,齒部鍍鋅層能防銹,經過48小時鹽霧實驗,無上銹現象。

    產品成品圖

    粉末冶金大件齒輪.jpg

    結束語

    經過優化設計的第二種ABS齒圈壓制模具,進行ABS齒圈產品生產,生產出來的產品,經過詳細檢測,齒圈齒部分度、齒部密度、整體密度、鍍鋅表面的鍍層等技術指標,均達到了產品圖的要求;模具的使用壽命也達到了預期的時間。

    本文通過對粉末冶金ABS齒圈的生產工藝過程的分析,從模具的選材、模具結構(多齒分沖,階梯結構)、模具間隙、模具尺寸和以往經驗等方面,對ABS齒圈壓制模具進行優化設計,使模具具有較高使用壽命;同時,產品齒部密度達到圖紙要求,后序的鍍鋅表面也達到了圖紙要求。隨著汽車工業的快速發展,ABS齒圈在汽車的防抱死制動系統中成為標配,各種類型的ABS齒圈都可能遇到,希望本文對其他的粉末技術人員有具有一定的參考價值。


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