汽车刹车片模具设计论文.docx

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汽车刹车片模具设计论文

摘要

粉末冶金是一种不需要将材料融化的冶金方法，是冶金和材料科学的一个分

支。

而随着经济的发展，粉末冶金工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及

可加工复杂形状工件等一系列优点，使其在现代工业中的地位也越来越高。

相应

的，粉末冶金模具作为现代高速成型技术在工艺装备中起到越来越大的作用。

特

别是在汽车行业中应用的比例越来越重,是现代汽车行业发展的重要支柱之一,

现代工业发展的一个方向.

本次设计了一套汽车刹车片的压制模。

本课题主要是从对零件压坯的尺寸，密度，质量

和高度等计算，来确定阴模与模冲的类型，再通过对压机的选择设计所需要的模具，顶出方

式的选择,加热方式的选择,对模具的材料进行选择,强度校核,粗糙度的确定,最后画出零件

图和装配图。

关键字：

粉末冶金；压制成形；刹车片模具

Abstract

Powdermetallurgyisabranchofmetallurgyandmaterialssciencewhoisan

undesirablematerialmeltingmetallurgymethod.Withthedevelopmentof

economy,Becauseofpowdermetallurgyprocesswithhighefficiency,stablequality,

lowcostandcanbeprocessedwithcomplicatedshapesadvantages,sothatit’s

positioninmodernindustryaremoreandmoreimportant.Accordingly,powder

metallurgydieasamodernhigh-speedmoldingtechnologyplayanincreasingly

importanttoleintheprocessequipment.Especiallyintheautomotiveindustry,anincreasing

proportionofre-application,isoneoftheimportantpillarsofthemodernautomobileindustryand

alsoisadirectionofModernindustrialdevelopment.

Thisdesignisapressdieofbrakepads.Theprojectmustbasisonpart’ssize,

density,heightandmasstodesignthemild’sstampingtype.Thenbasisonpress

machinetochoicemold’stype.ThenIchoicethebestwayforpushing-outand

boiling.NextstepareSelectingthematerialofthemoldandStrengthcheck.Thelastway,I

mustdeterminetheroughnessanddrawthepartsandassemblydrawingsfinally.

KeyWords:

Powdermetallurgy;stampingshape;Brakepadsmold

摘要

Abstract

第1章绪论..................................................................................................................1

1.1粉末冶金概述....................................................................................................................1

1.2模具工业在现代工业国民经济中的地位........................................................................4

1.3粉末冶金模具的现状.....................................................................................................4

第2章粉末冶金模具设计的原则..............................................................................5

2.1通用粉末成形压机的选择原则.......................................................................................5

2.2压坯的选用原则...............................................................................................................5

2.3压制成形模具设计准则....................................................................................................6

第3章模具的设计和材料选择..................................................................................6

3.1压坯的要求和压制方式的选择........................................................................................6

3.1.1压制方式的选择....................................................................................................9

3.1.2顶出方式的决定..................................................................................................11

3.1.3加热板的排布方案..............................................................................................11

3.2阴模的设计.....................................................................................................................12

3.3上下模冲的设计.............................................................................................................12

3.3.1下模冲长度的设计..............................................................................................12

3.3.2上模冲的设计......................................................................................................13

3.4其它模架零件的设计.....................................................................................................13

3.5连接方式的设计.............................................................................................................14

3.5.1上下模座与固定板之间的连接..........................................................................14

3.5.2下模座与阴模固定板之间的连接......................................................................14

3.6阴模材料的选择..............................................................................................................14

3.7模冲材料的选择.............................................................................................................15

3.8模架的材料选择.............................................................................................................15

第4章强度的校核....................................................................................................16

4.1压机的选择.....................................................................................................................16

4.2模冲强度校核..................................................................................................................16

第5章模具间的余量的计算................................................................................................17

5.1下模冲的弹性变形余量.................................................................................................17

5.2阴模与下模冲的间隙.....................................................................................................17

5.3压坯烧结率与回弹率的总收缩率计算.........................................................................18

5.3.1压坯的回弹率......................................................................................................18

5.3.2回弹率的影响因素.............................................................................................19

5.3.3烧结收缩率..........................................................................................................19

第6章主要零件加工后应达到的要求..............................................................................20

6.1阴模..................................................................................................................................20

6.2模冲.................................................................................................................................21

6.3其他零件..........................................................................................................................21

总结与展望..................................................................................................................................28

参考文献......................................................................................................................................30

致谢...........................................................................................................................................32

第1章绪论

1.1粉末冶金概述

粉末冶金是一门制造金属粉末，以金属粉末（包括混入有废金属粉末者）为原

料，用成形-烧结制造材料或制品的技术学科。

广义上，它也包括以氧化物、氮

化物、碳化物等非金属化合物粉末为原料，用成形-烧结制造材料或制皮的技术。

这里所讲的成形，系指赋予金属粉末等原料粉末以所要求的金属制品的形状与

尺寸。

在制造粉末冶金零件的过程中，所用的成型模具是如何设计的。

模具设计与所

使用的粉末原料的性能、使用的成形工艺与设备以及所制造的零件的材料性能、

形状和尺寸大小等密切相关。

特别是20世纪70年代以来，铁基粉末冶金零件的生产技术发展非常快，一句

对所制造零件的技术性能要求，研发出了各种各样的金属粉末成形技术与设备，

除常规的单轴向刚性模具压制工艺之外，还有粉末锻造、注射成型、温压、热压、

冷等静压、热等静压、挤压、粉末轧制、粉浆浇注、喷射成形及无模成形等。

其

中多种成型工艺都涉及到模具设计问题。

粉末冶金是一门古老的冶金技术。

我国早在2500多年前的春秋末期，就已用

块炼铁（即海绵铁）锻造法制造铁骑了。

块炼铁是用木炭还原铁矿制成海绵铁，

这和现在还原铁粉的生产工艺相似，故可称之为早期的粉末锻造技术。

这项技术

后来由于炼铁技术的兴起而从历史舞台上消失。

进入18世纪后，为制取金属铂，

粉末冶金重新焕发了青春。

从而，使粉末冶金这么古老的冶金技术开始进入现代

科学技术发展的行列。

继金属铂之后，在19世纪后期至20世纪初，用粉末冶金方法制取了具有划时

代意义的钨。

之后粉末冶金方法制取了钼、铌等难熔金属，从而为现代电子和电

光源工业的发展奠定了基础。

20世纪初，继难熔金属之后，用粉末冶金技术陆续研制成功了硬质合金，多

孔性金属含油轴承、钨-钢与钨-钢镍复合材料等。

2003年全球粉末货运总量约为88万吨，其中美国占51%，欧洲18%，日本13%，

其他国家和地区18%。

汽车工业的发展推动了现代粉末冶金技术的进步。

汽车制

造业现已经成为粉末冶金工业最大的用户，20005年欧洲生产的粉末冶金结构零

件80%用于汽车制造，在日本为90%，北美为75%。

一方面汽车的产量在不断增

加，另一方面粉末冶金零件在单辆汽车上的用量也在不断增加。

北美平均每辆汽

车粉末冶金零件用量最高，为19.5公斤，欧洲平均为9公斤，日本平均为8公

斤。

中国由于汽车工业的高速发展，拥有巨大的粉末冶金零部件市场前景，已经

成为众多国际粉末冶金企业关注的焦点。

信息行业的发展也为粉末冶金工业提供了新的契机。

日本电子行业用的粉末冶

金产品已经达到了每年4.3亿美元，其中热沉材料占23%，发光和电极材料占30%。

现代粉末冶金工业，除了通常所讲的生产铁粉、铜粉等金属粉末和生产铁基、

铜基粉末冶金制品等产业外，广义的讲，还应包括用粉末冶金技术制造的所有产

品门类的产业，诸如难熔金属制品、硬质合金、金刚石-金属制品、软磁与硬磁

铁氧体元件、技术陶瓷、电触头材料、多孔性金属过滤器、金属-石墨材料等产

业。

现在用粉末冶金技术制造的材料或制品，大体上可以分为五类：

1）粉末冶金机械零件，其中包括烧结金属自润滑轴承、烧结金属结构零件及

烧结金属摩擦材料与制品等；

2）铁氧体磁性材料，其中包括永磁铁氧体材料、软磁铁氧体材料；

3）硬质合金材料与制品，其中包括工具材料、耐磨材料、耐高温与耐腐蚀材

料；

4）难熔金属或高熔点金属材料与制品，诸如钨、钼、鉭、铌；

5）精细陶瓷材料与制品。

粉末冶金机械零件是当前粉末冶金工业的主导性产品。

广泛使用的粉末冶金机

械零件材料有烧结铁、烧结碳钢、烧结低合金钢、烧结合金钢、烧结不锈钢、烧

结铝和烧结铝和金、烧结同和烧结铜合金、烧结镍合金等。

早期的粉末冶金机械零件主要是含油轴承与垫圈之类的制品，形状简单且力学

性能较低。

近40年来，由于钢铁粉末、粉末成形压机、模具、烧结炉等的不断

改进，组合烧结、粉末锻造、注射成形、温压及冷、热等静压等工艺技术的相继

开发，制造的粉末冶金结构零件形状愈来愈复杂，材料的力学性能越来越高，像

6

汽车发动机中承受动态应力最高的连杆，现在不但可用粉末锻造生产，甚至可用

一次压制-烧结工艺制造。

利用温压技术，用一次压制-烧结就可以使铁基粉末冶

金零件的材料密度达到7.4g/cm3以上,从而使材料的力学性能显著增高.因此,粉

末冶金机械零件的市场一直在不断扩大。

1.2模具工业在现代工业国民经济中的地位

模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、操作简单、生产过程易于实

现机械化与自动化、生产成本低而获得广泛的应用，利用模具可以加工出薄壁、

重量轻、刚性好、形状复杂的零件；产品质量有模具保证，具有一模一样的特点；

这是其它加工制造业所无法完成的；模具是现代工业，特别是汽车、摩托车、航

空、仪表、仪器、医疗器械、电子通信、兵器、家用电器、五金工具、日用品等

工业必不可少的工艺装备。

据资料统计，利用模具制造的零件数量，在飞机、汽

车、摩托车、拖拉机、电机、电器、仪器仪表等机电产品中占80%以上；在电冰

箱、洗衣机、空调、电风扇、自行车、手表等轻工业产品中占90%以上；在子弹、

枪支等兵器产品中占95%以上；在日用金属产品中占95%以上。

可见，研究和发

展模具技术，对于促进国民经济的发展和工业现代化具有特别重要的意义。

目前，

模具技术已成为衡量一个国家产品制造的水平的重要标志之一。

1.3粉末冶金模具的现状

80年代后，我国的一些主要粉末冶金机械零件生产企业，先后从日本、欧洲

及美国引进了高压缩性雾化铁粉成套雾化装备，铁粉精还原炉，卧式雾化铜粉装

置，机械式与液压式粉末冶金压机，网带式、推进式及步移梁式烧结炉，氮基气

氛装置，水蒸汽处理炉，连续式双金属带材和CM（DU）带材生产线，喷撒法生产

铜基摩擦片生产线，以及铁基结构零件、微型精密铜基含油轴承，电机车受电弓

滑板，铜基过滤元件，铜基摩擦材料，双金属带材和CM（DU）带材等的制造技术。

通过消化、吸收这些引进技术与设备，有力地推动了我国粉末冶金机械零件工业

的技术进步，使其生产技术水平有了明显提高。

例如:

1.hl含油轴承洗衣机、电

机用含油轴承1983年以前全部从日本进口，1987年北京粉末冶金工业公司实验

厂试制成这种轴承后，挡住了进口。

现在该厂年产量数以百万计，微型精密含油

轴承是音像机器和微小型电机不可替代的关键零件。

我国生产这种含油轴承的能

力已超过2亿件/年，材料有铜基、铁基及铁铜合金等。

7

80年代后期，我国家用电冰箱生产发展迅速。

电冰箱的心脏是压缩机，而

压缩机的一些主要零件都是用粉末冶金制造的，诸如往复式压缩机中的连杆、活

塞、轴套、阀板，旋转式压缩机中的缸体、缸盖、平衡块、叶片等。

现在宁波粉

末冶金厂等一些厂家已能批量生产这些零件。

这些零件是由易切削铁粉制造的。

易切削铁粉的主要添加剂MnS，国内已研制成功，并开始小批量生产。

宁波粉末

冶金厂经过4年研制，已试制成功大发车的曲轴正时齿轮、凸轮轴正时齿轮、平

衡块、主动与从动链轮，止推板等，有的零件已进入批量生产阶段。

上海粉末冶

金厂为上海桑塔纳轿车配套的粉末冶金零件17种33件，已有14件（包括二次配

套件）先后投入批量生产。

飞速发展的粉末冶金制品，也给模具制造带来了飞速的发展。

有单一的整体式

的模具到复杂的组合式的模具一应俱全，产品数量直线上升。

这就为现在的模具

设计提出了新的要求：

高的寿命，高的强度，高的耐磨性，高的韧性，高的耐热

性等。

这就给设计工作者提出了更高的要求。

这不仅要求对模具制造工艺了如指

掌，而且要对材料的性能及特点非常熟悉。

第2章粉末冶金模具设计的原则

2.1通用粉末成形压机的选择原则

1）压制成形用原料粉末的特性，原料粉末的特性影响压制时的装粉速度、压

制压力-密度曲线以及可达到的尺寸公差；

2）零件压坯的几何形状，决定了所需模冲的个数；

3）制品的尺寸公差；

4）批量大小，生产批量大时，模具更换少，反