專利名稱：一種粉末冶金外錐環的壓制模具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及發動機變速箱零部件制造技術領域，具體是涉及一種粉末冶金同步器外錐環的壓制成型模具。
背景技術：
現有的發動機變速箱同步器外錐環采用優質碳鋼為原料，再通過機械加工工藝生產外錐環零件，存在的不足如下(1)、外錐環的本體上有6個沿圓周均勻分布的凹臺。上述凹臺通過機械加工而成，每個凹臺與中心孔面沿軸向的兩個交接處為尖角，易存有毛刺，且無法機械加工成尺寸相同的圓倒角，對外錐環的裝配和使用不利；具體地是，外錐環在裝配時，每一個凹臺與中心孔面沿軸向交接處的2個尖角會劃傷裝配人員的手指，影響裝配人員的安全。(2)、外錐環本體上6個沿圓周均勻分布的凹臺底面與其中心孔面的交接處為尖角，也無法機械加工成圓倒角。機械加工后的零件只能用銼刀簡單地去除毛刺，影響產品的外觀。(3)、外錐環本體上6個沿圓周均勻分布的凹臺底面與凹臺外圓的交接處為尖角， 也無法用普通的機械加工工藝加工成圓倒角。機械加工后的零件，由于該連接處存在的尖角會因尖角效應降低產品的強度指標。0)、外錐環的外錐面要通過精密的機械加工達到使用要求，外錐環毛坯使用的圓鋼外形只能是圓形，加大了機械加工的加工余量，造成材料利用率過低浪費了大量加工工時。、總之，現有外錐環的機械加工工藝復雜，需要大量的加工設備和加工工時，且生產效率低，材料利用率低，大大提高了制造成本，也難以大批量生產質量穩定、性能優良的外錐環產品。(5)、到目前為止，現有技術中還沒有出現利用粉末冶金工藝、將粉末冶金材料直接成型為外錐環的壓制模具。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是針對上述不足而提供一種粉末冶金外錐環的壓制模具，本壓制模具采用粉末冶金工藝，將粉末冶金材料直接壓制成型為外錐環，并通過滲銅燒結制成毛坯，從而簡化外錐環的制造工藝，提高生產效率和材料利用率，大大降低制造成本，適于大批量生產質量穩定、加工余量小、強度性能優良的外錐環。為了解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是一種粉末冶金外錐環的壓制模具，包括壓型陰模、芯棒、上模沖和下模沖，其中所述壓型陰模，其內型腔從上到下依次分為上部圓柱形型腔、中部錐形型腔和下部圓柱形型腔；所述芯棒，其本體的外圓周面上等距分布有沿軸向延伸的多個徑向凸起；在芯棒本體的上部設有一圓柱形臺階；所述下模沖，其內型腔是由沿圓周等距分布并沿軸向延伸的多個徑向凹槽和多個連接筋相互連接而成的，該徑向凹槽與連接筋間隔設置；下模沖內圓周面上的徑向凹槽與芯棒外圓周面上的徑向凸起對應設置；下模沖的外型與壓型陰模的下部圓柱形型腔對應設置；所述上模沖，其下部的內型與芯棒上部的外型為對應設置，其下部的外型與壓型陰模的上部圓柱形型腔為對應設置；在上模沖的下端面上沿圓周均勻設置有多個凸臺或凹槽；裝配時，所述壓型陰模的內型與貫穿于壓型陰模內型腔中心的芯棒外型之間形成一個環形的內型腔，該內型腔的下部與下模沖的上部形成間隙配合；壓制成型時，上模沖向下滑動，其下部進入上述內腔型的上部并形成間隙配合；位于壓型陰模的內型與芯棒的外型、下模沖和上模沖之間的內型腔與外錐環毛坯的外型相近似。所述壓型陰模的中部錐形型腔為錐面，該錐面與其中心孔軸線之間的夾角β = 0.1° 15° ；所述上部圓柱形型腔和下部圓柱形型腔為圓柱面；所述壓型陰模的中部錐形型腔與其上部圓柱形型腔、下部圓柱形型腔的接合處為圓倒角，該圓倒角為R = 0. 01 3mm ο所述壓型陰模的上部圓柱形型腔、下部圓柱形型腔分別與其上端面、下端面的交接處為圓倒角；該圓倒角為R = 0. 01 5mm。所述壓型陰模的外型中間設有一臺階。所述下模沖的連接筋與中心孔面的交接處為倒角，其倒角值為Υ = Γ 80°， L = 0. 01 2mm，Hl = 0 1mm。 所述下模沖的下部外圓設有底座。所述下模沖外圓周面上設有刮粉槽，該刮粉槽為多道平行設置的環形凹槽。所述芯棒的圓柱形臺階與芯棒本體接合處為圓倒角；所述芯棒外圓周面上的多個徑向凸起與其臺階面的交接處為圓倒角；該圓倒角為R = 0. 01 5mm。所述芯棒外圓周面上的多個徑向凸起與位于相鄰兩個徑向凸起之間的外圓周面的交接處為圓倒角；該圓倒角為R = 0. 01 5mm。所述芯棒上設有連通的沉孔和中心孔。所述上模沖設有中心孔，其上部外圓設有固定座，其下部和中部的外型為圓柱體結構。所述上模沖上的凸臺高度或凹槽深度為0. 01 3mm，該凸臺或凹槽的橫截面形狀為圓形、棱形、方形、圓點中的任一種。本實用新型具有以下優點和積極效果本實用新型用于粉末冶金工藝，能使粉末冶金材料直接壓制成型為外錐環毛坯。 根據外錐環使用條件和粉末冶金工藝特點，采用特殊的模具設計，從而使壓制成型的外錐環結構更加合理。例如外錐環上的每一個凹臺與中心孔面沿軸向交接處的兩個圓倒角，由壓制模具直接成型。外錐環上的6個凹臺底面與中心孔面的交接處，用壓制模具直接成型為圓倒角。6個凹臺底面與凹臺外圓交接處用壓制模具直接成型為圓倒角。外錐環上的連接筋與中心孔面交接處的倒角用模具直接成型，無須再機械加工。外錐環毛坯的中間外型采用壓制模具直接成型出錐面，外錐環毛坯的上部和下部外型采用壓制模具直接成型出圓柱面，減少機械加工余量。在外錐環成品上的3個小孔區域要進行滲銅，為方便滲銅工藝的操作，在外錐環毛坯上端面的滲銅區域用上模沖直接成型了 3個用于放置滲銅塊的滲銅標記，以防止將滲銅塊放錯位置。總之，本實用新型具有簡化制造工藝，操作簡單可靠，提高生產效率和材料利用率，大大降低制造成本，適于大批量生產且生產出的外錐環質量穩定、加工精度高、強度性能優良等優點。
圖1為外錐環壓制模具裝料示意圖；圖加為外錐環壓制模具成型終了時的示意圖；圖2b為圖加沿E-E線方向的剖視圖；圖2c為圖加沿F-F線方向的剖視圖；圖3為壓型陰模的軸向剖視圖；圖如為上模沖的軸向剖視圖；圖4b為圖如的仰視圖；圖fe為下模沖的軸向剖視圖；圖恥為圖fe的俯視圖；圖5c為圖fe中I處的放大圖；圖6a為芯棒的軸向剖視圖；圖6b為圖6a的俯視圖；圖7a為圖加中由外錐環壓制模具直接成型的外錐環毛坯的結構示意圖；圖7b為圖7a的軸向剖視圖；圖7c為圖7a的后視圖；圖7d為圖7a中沿Z-Z線方向的剖視圖。圖中標記說明1、壓型陰模；11、上部圓柱形型腔；111、圓倒角；12、中部錐形型腔；121、圓倒角； 122、圓倒角；13、下部圓柱形型腔；131、圓倒角；14、臺階；2、上模沖；21、固定座；22、中心孔；23、下端面；231、凸臺；3、芯棒；31、徑向凸起；32、中心孔；33、沉孔；34、圓倒角；35、圓倒角；36、圓柱形臺階；37、圓倒角；4、下模沖；41、底座；42、徑向凹槽；43、連接筋；44、刮粉槽；45、倒角；5、粉末狀粉末冶金材料；6、外錐環毛坯；61、凹臺；62、連接筋；63、中心孔面；64、滲銅區域；65、圓倒角； 66、錐面；67、倒角；68、下端面；69、上端面；70、滲銅標記；71、圓倒角。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細描述。一、外錐環壓制模具的具體結構參照圖1-圖6。一種粉末冶金外錐環的壓制模具，包括壓型陰模1、上模沖2、芯棒3和下模沖4，其中(一 )、壓型陰模如圖3所示。該壓型陰模的內型腔從上到下依次分為上部圓柱形型腔11、中部錐形型腔12和下部圓柱形型腔13。其中[0051]如圖3所示，該壓型陰模的上部圓柱形型腔11與中部錐形型腔12的接合處為圓倒角121，該圓倒角121的半徑為R = 0. 01 3mm ；該壓型陰模的上部圓柱形型腔與上模沖外圓在裝配時形成間隙配合。該壓型陰模的上部圓柱形型腔11與其上端面的交接處為圓倒角111，該圓倒角111的半徑為R = 0. 01 5mm。該壓型陰模的下部圓柱形型腔13與中部錐形型腔12的接合處為圓倒角122，該圓倒角122的半徑為R = 0. 01 3mm ；該壓型陰模的下部圓柱形型腔與下模沖外圓在裝配時形成間隙配合。該壓型陰模的下部圓柱形型腔13與其下端面的交接處為圓倒角113，該圓倒角131的半徑為R = 0. 01 5mm。該中部錐形型腔12的錐面與其中心孔軸線的夾角為β = 0. 1° 15°。外錐環成型時，該中部錐形型腔的作用是完成外錐環毛坯的外錐面的一次成型，以減少機械加工
余里ο在壓型陰模外型的中間位置設有一臺階14，用于將壓型陰模1固定在壓機模架上。( 二)上模沖如圖4a、圖4b所示。該上模沖2設有中心孔22，其上部外圓設有固定座21，其下部和中部的外型為圓柱體結構。在壓制成型時，如圖2所示，該上模沖2下部的內型與芯棒3上部的外型為間隙配合；該上模沖2下部的外型與壓型陰模的上部圓柱形型腔11為間隙配合。該上模沖2的圓柱體結構與設置在壓型陰模的上部圓柱形型腔11為對應設置，裝配時二者形成間隙配合。在上模沖2的下端面23上沿圓周均勻設置有多個用于成型滲銅標記的凸臺231， 該凸臺231的高度為0. 01 3mm。同理，上述凸臺231也可以用凹槽來代替，該凹槽的深度為0.01 3mm。該凸臺與凹槽的橫截面形狀可以是圓形、棱形、方形、圓點等任何形狀。本實施例中的凸臺或凹槽231為3個，也可以是2 6個；其作用是在外錐環成品上的3個小孔區域要進行滲銅，為方便滲銅工藝的操作，在外錐環下端面的滲銅區域用上模沖直接成型了 3個放置滲銅塊的標記，以防止將滲銅塊放錯位置。上述模具結構為凸臺或凹槽，其對應壓制成型的滲銅標記則為凹槽或凸臺。(三)下模沖如圖5a、圖5b、圖5c所示。該下模沖4的內型腔是由沿圓周等距分布并沿軸向延伸的多個徑向凹槽42和多個連接筋43相互連接而成的，所述徑向凹槽42和連接筋43間隔設置。該下模沖4的下部外圓設有底座41。在下模沖上部的外圓周面上設有刮粉槽44，也就是多道平行設置的環形凹槽，用于刮掉粘結在壓型陰模內型上的粉末冶金材料。所述下模沖4上的連接筋43與其中心孔面的交接處為倒角45，其倒角值為、= 1° 80°，L = 0. 01 2mm，Hl = 0 1mm。具體地是，該倒角45為位于同一圓周上的多段弧形倒角結構，其上端平臺面的徑向厚度尺寸為L = 0. 01 2mm，其超出下模沖上端面的高度為Hl = 0 1mm，其倒角的錐度為Y = 1° 80°。該倒角45的作用是直接成型外錐環上的連接筋與其中心孔面交接處的倒角。裝配時，該下模沖4的內型與芯棒3下部的外型為間隙配合；而下模沖4的外型與壓型陰模1的下部圓柱形型腔13為間隙配合。具體地說，該下模沖內圓周面上的徑向凹槽 42與芯棒外圓周面上的徑向凸起31為對應設置，裝配時二者形成間隙配合；該下模沖外圓與壓型陰模內圓裝配時形成間隙配合。(四)芯棒如圖6a、圖6b所示。該芯棒3的中部和下部為芯棒本體，在其本體外圓周面上等距分布有沿軸向延伸的多個徑向凸起31 ；在芯棒本體的上部設有一圓柱形臺階36，其外圓為圓柱形結構。該芯棒上還設有連通的中心孔32和沉孔33，用于將芯棒3固定在模架上。芯棒上部的圓柱形臺階36與芯棒本體連接處為圓倒角34，該圓倒角半徑為R = 0. 01 5mm，其用來成型外錐環6個凹臺底面與中心孔面交接處的圓倒角。芯棒外圓周面上的多個徑向凸起31與其臺階面的交接處為圓倒角35，該圓倒角的半徑為R = 0.01 5mm，其用來成型外錐環的6個凹臺底面與凹臺外圓交接處的圓倒角。芯棒外圓周面上的多個徑向凸起31與位于相鄰兩個徑向凸起31之間的外圓周面的交接處為圓倒角37，該圓倒角的半徑為R = 0. 01 5mm，其用來直接成型外錐環上的6 個凹臺與中心孔面沿軸向交接處的2個圓倒角。二、外錐環壓制模具的工作過程參照圖1-圖2。裝配時，把壓型陰模1、上模沖2、芯棒3和下模沖4安裝在模架上，模架固定在壓力機上。并使芯棒3貫穿于下模沖4的內型腔中心，且芯棒的上部部分要位于下模沖4的上端面以上；同時，下模沖4又貫穿于壓型陰模1的下部圓柱形型腔中心。從而在壓型陰模的內型與芯棒的外型之間形成一個環形的內型腔；該內型腔的內型下部與下模沖4的外型上部形成間隙配合，相互之間可自由滑動。壓制成型時，該上模沖2的外型下部與壓型陰模的內型上部形成間隙配合，相互之間可自由滑動。裝配完成后，在壓型陰模的內型與芯棒3 的外型、下模沖4和上模沖2之間形成一個其內型與外錐環毛坯的外型相近似的內型腔，即裝料型腔，如圖2所示。如圖1所示，裝料以前，上模沖2位于壓型陰模1的正上方，該上模沖2的下端部與上述裝料型腔的上端敞口相對應。當在上述裝料型腔內填滿粉末狀的粉末冶金材料5后， 上模沖2隨壓力機上滑塊下行且其下部進入壓型陰模上的圓柱形型腔11中；在規定的壓力下壓縮粉末冶金材料至規定位置；如圖2所示。然后上模沖2上行，壓型陰模1和芯棒3下行，成型后的外錐環毛坯6從壓型陰模1中脫出，完成一個生產過程。依次循環往復。圖7a、圖7b、圖7c和圖7d所表示的是由本壓制模具直接成型的外錐環毛坯的結構示意圖。所述外錐環毛坯6包括本體、沿同一圓周均勻分布且間隔設置在本體下端面68 上的多個凹臺61和多個連接筋62，本實施例中為6個凹臺61和6個連接筋62 ；所有連接筋和凹臺的內圓周面為同一圓周面。該外錐環毛坯的外圓是由上部圓柱面和中部的錐面以及下部的圓柱面連接而成的，其上部圓柱面的高度為H3 = 0. 01 5mm，其下部圓柱面的高度為H2 = 0.01 5mm，其中部錐面與中心孔軸線之間的夾角為α =0.1° 15°，如圖 7b所示。其中6個凹臺底面與其中心孔面63的交接處均為由壓制模具直接成型的圓倒角；6個凹臺底面與凹臺外圓交接處用壓制模具直接成型為圓倒角65 ；每個凹臺61與中心孔面沿軸向交接處的2個角為由壓制模具直接成型的圓倒角。外錐環上的6個連接筋62與中心孔面63的交接處為由壓制模具直接成型的倒角67，該倒角67位于外錐環的上端面68上。 外錐環毛坯6的中間外型為由壓制模具直接成型的錐面66，而上部和下部的外型則均為由壓制模具直接成型的圓柱面。[0073]在外錐環的上端面69上，由壓制模具直接成型了 3個凹坑或凸臺，作為防止滲銅塊放錯位置的滲銅標記70 ；從而能夠通過滲銅工藝在外錐環上形成3處滲銅區域64。而外錐環毛坯6需經過車削有滲銅標記的端面，車削外錐面，以及在滲銅區域加工出與鎖止銷過盈配合的3個孔及其孔倒角，最后才能成為符合要求的外錐環成品。本實用新型的附圖所表示的是用于成型具有6個凹臺、6個連接筋和3個滲銅標記的外錐環壓制模具。如果壓制模具要用于成型具有4個凹臺、4個連接筋及3個滲銅標記或 8個凹臺、8個連接筋及3個滲銅標記的外錐環，也就是說，外錐形上凹臺、連接筋和滲銅標記的數量在2-10個之間另外選擇，就要根據外錐環上的凹臺、連接筋以及滲銅標記的數量對壓制模具結構做對應性調整。具體地是，只需要更改以下壓制模具結構即可，即芯棒下部外圓上的徑向凸起的個數、下模沖內型腔上的徑向凹槽和連接筋的個數、以及上模沖下端面上的凸臺或凹槽的個數。
權利要求1.一種粉末冶金外錐環的壓制模具，其特征是，包括壓型陰模(1)、芯棒(3)、上模沖(2)和下模沖(4)，其中所述壓型陰模(1)，其內型腔從上到下依次分為上部圓柱形型腔(11)、中部錐形型腔 (12)和下部圓柱形型腔(13)；所述芯棒(3)，其本體的外圓周面上等距分布有沿軸向延伸的多個徑向凸起(31)；在芯棒本體的上部設有一圓柱形臺階(36)；所述下模沖G)，其內型腔是由沿圓周等距分布并沿軸向延伸的多個徑向凹槽G2)和多個連接筋相互連接而成的，該徑向凹槽0 與連接筋間隔設置；下模沖內圓周面上的徑向凹槽G2)與芯棒外圓周面上的徑向凸起(31)對應設置；下模沖(4)的外型與壓型陰模(1)的下部圓柱形型腔(1 對應設置；所述上模沖O)，其下部的內型與芯棒C3)上部的外型為對應設置，其下部的外型與壓型陰模的上部圓柱形型腔(11)為對應設置；在上模沖O)的下端面上沿圓周均勻設置有多個凸臺或凹槽031)；裝配時，所述壓型陰模的內型與貫穿于壓型陰模內型腔中心的芯棒外型之間形成一個環形的內型腔，該內型腔的下部與下模沖的上部形成間隙配合；壓制成型時，上模沖 (2)向下滑動，其下部進入上述內腔型的上部并形成間隙配合；位于壓型陰模的內型與芯棒(3)的外型、下模沖(4)和上模沖( 之間的內型腔與外錐環毛坯(6)的外型相近似。
2.如權利要求1所述的一種粉末冶金外錐環的壓制模具，其特征是，所述壓型陰模(1) 的中部錐形型腔(12)為錐面，該錐面與其中心孔軸線之間的夾角β =0.1° 15° ；所述上部圓柱形型腔和下部圓柱形型腔為圓柱面；所述壓型陰模的中部錐形型腔與其上部圓柱形型腔、下部圓柱形型腔的接合處為圓倒角(121、122)，該圓倒角(121、122)為R = 0.01 3mm ο
3.如權利要求2所述的一種粉末冶金外錐環的壓制模具，其特征是，所述壓型陰模的上部圓柱形型腔、下部圓柱形型腔分別與其上端面、下端面的交接處為圓倒角(111、131)； 該圓倒角(111、113)為 R = 0. 01 5mmO
4.如權利要求1或2或3所述的一種粉末冶金外錐環的壓制模具，其特征是，所述壓型陰模(1)的外型中間設有一臺階(14)。
5.如權利要求1所述的一種粉末冶金外錐環的壓制模具，其特征是，所述下模沖(4)上的連接筋G3)與中心孔面的交接處為倒角(45)，其倒角值為γ = 1° 80°，L = 0.01 2mm, Hl = 0 1mm。
6.如權利要求1或5所述的一種粉末冶金外錐環的壓制模具，其特征是，所述下模沖 (4)的下部外圓設有底座(41)。
7.如權利要求6所述的一種粉末冶金外錐環的壓制模具，其特征是，所述下模沖(4)的外圓周面上設有刮粉槽(44)，該刮粉槽為多道平行設置的環形凹槽。
8.如權利要求1所述的一種粉末冶金外錐環的壓制模具，其特征是，所述芯棒(3)的圓柱形臺階(36)與芯棒本體接合處為圓倒角(34)；所述芯棒外圓周面上的多個徑向凸起 (31)與其臺階面的交接處為圓倒角(35)；該圓倒角(34、35)為R = 0. 01 5mm。
9.如權利要求8所述的一種粉末冶金外錐環的壓制模具，其特征是，所述芯棒外圓周面上的多個徑向凸起(31)與位于相鄰兩個徑向凸起(31)之間的外圓周面的交接處為圓倒角(37)；該圓倒角(37)為R = 0. 01 5mm。
10.如權利要求9所述的一種粉末冶金外錐環的壓制模具，其特征是，所述芯棒(3)上設有連通的沉孔(33)和中心孔(32)。
11.如權利要求1所述的一種粉末冶金外錐環的壓制模具，其特征是，所述上模沖(2) 設有中心孔(22)，其上部外圓設有固定座(21)，其下部和中部的外型為圓柱體結構。
12.如權利要求11所述的一種粉末冶金外錐環的壓制模具，其特征是，所述上模沖(2) 上的凸臺高度或凹槽深度為0.01 3mm，該凸臺或凹槽Q31)的橫截面形狀為圓形、棱形、 方形、圓點中的任一種。
專利摘要本實用新型公開了一種粉末冶金外錐環的壓制模具，包括壓型陰模、上模沖、下模沖和芯棒，其中壓型陰模的內型與貫穿于壓型陰模內型腔中心的芯棒外型之間形成一個環形的內型腔，該內型腔下部與下模沖上部形成間隙配合；壓制成型時，上模沖向下滑動，其下部進入上述內腔型的上部并形成間隙配合；位于壓型陰模的內型與芯棒外型、下模沖和上模沖之間的內型腔與外錐環毛坯的外型相近似。本壓制模具采用粉末冶金工藝，將粉末冶金材料直接壓制成型為外錐環壓環，并通過滲銅燒結制成毛坯，從而簡化外錐環的制造工藝，提高生產效率和材料利用率，大大降低制造成本，適于大批量生產質量穩定、加工余量小、強度性能優良的外錐環。
文檔編號B22F3/03GK202114259SQ20112019611
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月31日 優先權日2011年5月31日
發明者李志榮 申請人:萊州長和粉末冶金有限公司