汽車剎車片模具設(shè)計(jì)【含11張圖紙】

: 冷態(tài)泄露電流以及水壓和密封試驗(yàn)后泄露電流應(yīng)不超過0.5mA。 工作溫度下的熱態(tài)泄露電流應(yīng)不超過公式中的計(jì)算值,但最大不超過5mA。 I=1/6(tT×0.00001)  (3-1) I—熱態(tài)泄露電流 mA t—發(fā)熱長度 mm T-工作溫度℃ 多個(gè)元件串聯(lián)到電源中時(shí),應(yīng)以這一組元件為整體進(jìn)行泄露電流試驗(yàn)。 4.絕緣電阻: 出廠檢驗(yàn)時(shí)冷態(tài)絕緣電阻應(yīng)不小于50MΩ。 密封試驗(yàn)后,長期存放或者使用后的絕緣電阻應(yīng)不消與 MΩ。 工作溫度下的熱態(tài)絕緣電阻應(yīng)不低于公式中的計(jì)算值,但最小應(yīng)不小于1MΩ。 R=「(10-0.015T)/t」×0.001  (3-2) R—熱態(tài)絕緣電阻 MΩ t—發(fā)熱長度 mm T—工作溫度℃ 5.絕緣耐壓強(qiáng)度:元件應(yīng)在規(guī)定的試驗(yàn)條件和試驗(yàn)電壓下保持1min,而無閃絡(luò)和 擊穿現(xiàn)象。 6.經(jīng)受通斷電的能力:元件應(yīng)能在規(guī)定的試驗(yàn)條件下經(jīng)歷2000次通斷電試驗(yàn),而 不發(fā)生損壞。 7.過載能力:元件在規(guī)定的試驗(yàn)條件和輸入功率下應(yīng)承受30次循環(huán)過載試驗(yàn),而 不發(fā)生損壞。 8.耐熱性:元件在規(guī)定的試驗(yàn)條件和試驗(yàn)電壓下應(yīng)承受1000次循環(huán)耐熱性試驗(yàn), 而不發(fā)生損壞。 3)單端電熱管的參數(shù) 功率:20w/cm2×45cm2=900w 陰模選擇直徑20mm,長110mm 的單端電熱管 上模座選擇直徑為25mm,長350mm 的單端電熱管 其他性能要符合基本技術(shù)要求 13 汽車剎車片模具設(shè)計(jì) 3.2 陰模的設(shè)計(jì) 首先,陰模的高度必須高于裝粉的高度,所以利用壓坯密度和粉末填充密度之 間的比率 Q 來計(jì)算零件部分所需要的裝粉密度,比率 Q 可以根據(jù)如下公式計(jì)算: Q=壓坯密度/充填密度=充填深度/壓坯高度  (3-3) Q=5.3/2.0=2.65. 則所要求出的裝粉高度 F 為:F=H×Q=14.5×2.65=38.5mm。 假定對(duì)與下模沖在陰模型腔內(nèi)導(dǎo)引距離需要 25mm,則陰模至少要比裝粉深度高 30mm。于是,將陰模下端面的邊緣標(biāo)注在上端面邊緣以距離為 A=F+30mm=70mm 處。最后,考慮模沖的長度。因?yàn)槟_的必須要足以能夠?qū)号鲝年幠V型耆? 出,即它們的長度至少為 84mm。對(duì)于這個(gè)長度,還應(yīng)加大裕度 5~10mm,以便能 夠修正磨損的模沖輪廓外形。所以最終定為長度為 90mm. 3.3 上下模沖的設(shè)計(jì) 3.3.1 下模沖長度的設(shè)計(jì) 形狀與剎車片的形狀一致,由于之前決定使用的頂出方式為下模沖運(yùn)動(dòng)至陰模 面來頂出加工零件,且選用了直徑為 25mm,長度為 100mm 的加熱元件,并且需要留 出 30mm 以上的壁厚和 5~10mm 的磨損余量,最終確定下模沖長為 150mm. 3.3.2 上模沖的設(shè)計(jì) 上模沖在壓制時(shí)起到固定剎車片背板,并且通過剎車片背板參與剎車片壓制和 燒結(jié)的過程,而且由于在上模沖背面設(shè)有一套加熱原件,所以在不必要的情況下, 可以設(shè)計(jì)的盡量短一些,便于加熱元件的熱量能夠更快且盡量減少消耗的傳遞過 來.上模沖的外輪廓與剎車片一致,但是需要通過剎車片背板的的兩個(gè)孔進(jìn)行固 定和定位,所以需要有兩個(gè)φ14 的圓形凸臺(tái),所以長度為 35mm,加上厚度為 15mm 的連接板。 注: 陰模型腔的硬度約為 62~65HRC,不得低于 60HRC。模沖除和陰模型腔一樣必須 耐磨以外,還必須具有韌性,故模沖的硬度可比陰模稍低一些,一般以 60~63HRC 為宜。 模具表面粗糙度愈小愈好。這不僅可以減少壓制成型時(shí)粉末與陰模型腔間的摩 擦力,且可增高壓坯密度的均勻性,減低脫模壓力。文獻(xiàn)表明,精細(xì)研磨的硬質(zhì) 14 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 合金陰模型腔表面,可時(shí)脫模力減到 1/7.因此,陰模型腔及模沖端面粗糙度極 為重要。理論上,粉末壓制成形模具中與粉末成形相關(guān)的任何表面,粗糙度上都 是越小越好,以不大于 Ra0.125μm 為宜。 3.4 其它模架零件的設(shè)計(jì) 下模沖與下模座之間需要一段空間來保證下模沖的壓制運(yùn)動(dòng)能夠順暢進(jìn)行,所 以在下模座與陰模之間需要一組陰模固定塊來支撐陰模一下模座之間的這片空 間。下模沖長為 150mm,陰模高度為 90mm,陰模的裝粉高度為 40mm,所以固定 塊的高度至少為:150-(90-40)=100mm,再留出至少 10~20mm 的余量,最終確 定陰模固定塊的高度為 120mm。 下模座和上模座由于需要裝置導(dǎo)柱和放置桿,而導(dǎo)柱在 MISUMI 的標(biāo)準(zhǔn)件中查 詢到大于 350mm 長度的導(dǎo)柱直徑需要 60mm,所以設(shè)定放置桿的直徑也設(shè)計(jì)為相 同的 60mm,最終確定上下模座的面積為 700mm×550mm,厚度為 50mm。 加熱板上表面設(shè)計(jì)成略小于上模座,以便于連接,而下表面用來傳遞熱量,為 了盡量不浪費(fèi)資源,設(shè)計(jì)成與上模沖大小一樣,厚度暫時(shí)定為 90mm。 3.5 連接方式的設(shè)計(jì) 3.5.1 上下模座與固定板之間的連接 圖 3-7 使用 M10×90 的內(nèi)六角螺釘,方便拆卸,連接緊密,強(qiáng)度高。 3.5.2 下模座與陰模固定板之間的連接 15 汽車剎車片模具設(shè)計(jì) 圖 3-8 使用 M8×50 的內(nèi)六角螺釘連接,并且每一側(cè)用兩個(gè) M12×20 的定位銷來確定 位置和承受陰模的壓力。 3.6 陰模材料的選擇 陰模是成形零件壓坯輪廓形狀的模具,耐磨性特別重要。粉末成形時(shí),陰模承 受巨大內(nèi)壓。為防止破損,陰模大多以熱裝狀態(tài)使用。因此,主要采用主要采用 高硬度材料制造,并進(jìn)行熱處理。 在這里使用合金工具鋼 Cr12MoV,且硬度要高于 60HRC。 3.7 模沖材料的選擇 模沖壓制成形用的模沖都不只是使用一次,二是 105~106 次或更多,同時(shí)在使 用過程中不得斷裂或產(chǎn)生塑性變形,而且在負(fù)載作用下不會(huì)彈性脹大到擠進(jìn)陰模 型腔中的程度。就量一個(gè)壓制周期中產(chǎn)生很小量的塑性變形,經(jīng)過若干的壓縮周 期后,也會(huì)使模沖發(fā)生相當(dāng)大的縮短與增厚。其后果可以想象:模沖縮短時(shí),壓 坯的高度會(huì)相應(yīng)的增高,而當(dāng)模沖增厚時(shí),最終會(huì)擠進(jìn)陰模型腔與斷裂,而且, 可能會(huì)損壞整套模具。 于是,模沖必須具有高壓縮屈服強(qiáng)度、高的剛度及高的疲勞強(qiáng)度。除了上述性 能外,再由模沖形成壓制成型模具壁的一部分的場(chǎng)合,模沖表面的硬度還必須足 16 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 夠高。必要時(shí),可十分精細(xì)的將模沖進(jìn)行表面硬化,以免發(fā)生脆裂和表面開裂。 只有剛度最高的一類工具鋼適用于制造模沖,最理想的情況是,制造模沖的材料 具備以下性能: (1)軟化退火時(shí),切削性能好; (2)淬火硬化后,具有最高可能的剛度與疲勞強(qiáng)度; (3)在淬火硬化過程中,具有最高可能的尺寸穩(wěn)定性和最小 可能的對(duì)裂紋的敏感性; (4)最高可能的耐磨性; 所以選擇使用工具鋼 Cr12MoV。 3.8 模架的材料選擇 制作與模沖托板都是模架的一部分,即便是跟換模具,他們也都是通用的,故 具有不產(chǎn)生缺陷與壓痕的硬度是必要的。由于它們的尺寸余裕的場(chǎng)合居多,故在 強(qiáng)度方面,沒有必要采用像模具那么高級(jí)的材料??墒褂?SK5(T8Mn)或 SK3(T10), 硬度和模沖相同或略高即可。 這里選擇材料為 45 號(hào)鋼,硬度與模沖一樣。 第 4 章 強(qiáng)度的校核 4.1 壓機(jī)的選擇 金屬粉末的壓制力通常由其單位流動(dòng)壓力所決定: P=nFp  (4-1) 式中 p—金屬粉末平均單位流動(dòng)壓力 F—壓制坯截面積 n—壓制模中型腔數(shù)量(對(duì)一次多件壓制) 由于該剎車片只需要 45Mpa 左右的壓力,截面積為 4500mm2,所需壓制力使用原 料粉末的成型壓力乘以該零件的截面積,所以壓力 F=45×4500=202500N, 確定壓制力后,可選擇壓機(jī)的噸位: PT=CpP 式中 Cp—壓力機(jī)噸位裕度系數(shù),Cp=1.25~1.30 17  (4-2) 汽車剎車片模具設(shè)計(jì) 而壓制后制件的頂出力有側(cè)壓力 pc、粉體側(cè)表面面積 Fc 和粉體與模壁的摩擦系 數(shù)μ(=0.1~0.2)確定: Pout=μFcpc  (4-3) 頂出力為:Pout=0.15×3804×10-6×45×106=30kN 所以選用 SX-40 壓機(jī),主要技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù):額定壓制力 400kN(45tf);脫出力 180kN(20tf);陰模最大裝粉深度 120mm;壓制速度范圍 6~24 件/min;上壓頭/下 速頭速度比 1:1~1:4。 4.2 模沖強(qiáng)度校核 ①由于壓制成形模具在周期高載荷下工作,因此,必須對(duì)主要受力件進(jìn)行強(qiáng) 度校核。 沖頭一般處于壓應(yīng)力狀態(tài),其強(qiáng)度校核式為: σ=P/Fmin≤[σ] 式中 P‐金屬粉末壓制力 Fmin‐沖頭最小截面積 [σ]‐工具鋼許用應(yīng)力 σ=220000/4500=48Mpa<180MPa 下模沖為剎車片的外輪廓,則 σ=400000/4500=88Mpa<180MPa 陰模強(qiáng)度校核: σ=Pout/F=30000/3804=7.8Mpa<180MPa ②對(duì)支撐模座和固定板也需要進(jìn)行抗壓強(qiáng)度校核: σ=P/F≤[σ] 加熱板的強(qiáng)度校核: σ=4000000/77392=5.16MPa<80MPa 模座的強(qiáng)度校核: σ=4000000/370000=1.1MPa<80MPa 第 5 章 模具間的余量的計(jì)算 5.1 下模沖的彈性變形余量 18  (4-4) 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 模沖的彈性變量 公式為:ΔL=L×P/E  (5-1) 其中: ΔL—彈性變形量 L—模沖長度 P—成型壓力 E—彈性模量(模具鋼 210Mpa) 上模沖彈性變量:ΔL1=55×220000/210×106=0.05mm 下模沖彈性變量:ΔL2=150×220000/210×106=0.137mm 5.2 陰模與下模沖的間隙 如果零件壓坯的外徑對(duì)內(nèi)孔的同軸度要求較高,則間隙值可取 5~7μm。對(duì)于一 般工業(yè)生產(chǎn)用的原料粉末,配合間隙值可取 0.013mm,其目的在于防止粉末進(jìn)入 模沖和陰模型腔的間隙中。當(dāng)零件壓坯的半徑大于 25mm 時(shí),一般間隙值為其直 徑的 0.05%。 間隙為:104×0.05%=0.05mm 推薦的滑動(dòng)模具零件間的間隙如表-3 表-3 應(yīng)用表中推薦的間隙時(shí),我們必須明白,在壓制壓力作用下,模沖會(huì)產(chǎn)生彈性 脹

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