权利要求
1.粉末冶金摩擦环压制模具，其特征在于：包括上模、中模、下模和芯棒，其中，芯棒下端连接在自动成型液压机中心缸底座上，芯棒上端通过螺纹连接芯棒下端，下模连接在自动成型液压机顶出缸底座上，并与芯棒上端间隙配合，中模包括中模芯和与中模芯过盈配合的中模套，中模固定在自动成型液压机顶出缸上，并与下模间隙配合，上模连接在自动成型液压机主缸底座上，并与中模、芯棒上端间隙配合。
2.根据权利要求1所述的粉末冶金摩擦环压制模具，其特征在于：在上模上设置有排气孔。
3.根据权利要求1所述的粉末冶金摩擦环压制模具，其特征在于：上模整体长度为130mm，与中模的配合段长度为75mm。
4.根据权利要求1所述的粉末冶金摩擦环压制模具，其特征在于：在中模套上设置吊装螺纹孔。
5.根据权利要求1所述的粉末冶金摩擦环压制模具，其特征在于：下模整体长度为140mm，与中模的配合段长度为115mm。
6.根据权利要求1所述的粉末冶金摩擦环压制模具，其特征在于：芯棒上端整体长度为100mm，芯棒下端和芯棒上端螺纹连接后整体长度为297mm。
7.根据权利要求6所述的粉末冶金摩擦环压制模具，其特征在于：芯棒上端螺纹孔尺寸为M16，深度55mm;芯棒下端螺纹段尺寸为M16，长度为45mm。
8.根据权利要求1所述的粉末冶金摩擦环压制模具，其特征在于：芯棒下端设置有握持段。
9.根据权利要求1所述的粉末冶金摩擦环压制模具，其特征在于：模具相互配合段及成型位置表面粗糙度Ra均为0.2。
10.粉末冶金摩擦环压制方法，其特征在于：包括如下步骤： 步骤一、安装模具： 将芯棒下端连接在自动成型液压机中心缸底座上，芯棒上端通过螺纹连接芯棒下端;将下模连接在自动成型液压机顶出缸底座上，并与芯棒上端间隙配合;将中模固定在自动成型液压机顶出缸上，并与下模间隙配合;将上模连接在自动成型液压机主缸底座上，通过中模定位，并与中模、芯棒上端间隙配合，所述上模、中模、下模、芯棒下端和芯棒上端中心线重合，调整自动成型液压机控制面板参数，使得芯棒上端和下模的成型面与中模的上端面在同一水平面上，并在液压油缸的驱动下能够往复移动; 步骤二、顶出缸顶出使中模上升80mm，缓慢倒入摩擦环原材料，并刮平原材料，使其填满整个压制模腔; 步骤三、顶出缸顶出使中模再上升2mm; 步骤四、主缸慢下使上模向下移动并压入中模40mm，浮动压制使压制压力达到设定压力值1600～1800MPa，保压时间30s; 步骤五、主缸卸载压力至0.3MPa以下，顶出缸退回使中模回到初始位置、主缸回程使上模回到初始位置、中心缸退回使芯棒上端回到初始位置，然后取出产品，得到粉末冶金摩擦环。
说明书
粉末冶金摩擦环压制模具及压制方法
技术领域
本发明涉及一种粉末冶金摩擦环压制模具及压制方法。
背景技术
摩擦环是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动功能的部件材料。由于摩擦环自身结构特点，其对偶摩擦面不仅可以是摩擦环的上下两个端面，还可以是其内圆弧面和外圆弧面。摩擦环的制备通常是使用一大块压坯通过机械加工而成，从而满足工件设计尺寸的要求。但是，这种工艺方法材料利用率低，加工时间与加工周期长，生产效率低，加工成本高，并且还存在产品质量不稳定的问题。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出了一种粉末冶金摩擦环压制模具及压制方法，达到摩擦环一次成型的目的，生产效率高、工件品质好、制造成本低且可与自动成型液压机配合使用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种粉末冶金摩擦环压制模具，包括上模、中模、下模和芯棒，其中，芯棒下端连接在自动成型液压机中心缸底座上，芯棒上端通过螺纹连接芯棒下端，下模连接在自动成型液压机顶出缸底座上，并与芯棒上端间隙配合，中模包括中模芯和与中模芯过盈配合的中模套，中模固定在自动成型液压机顶出缸上，并与下模间隙配合，上模连接在自动成型液压机主缸底座上，并与中模、芯棒上端间隙配合。
本发明还提供了一种粉末冶金摩擦环压制方法，包括如下步骤：
步骤一、安装模具：
将芯棒下端连接在自动成型液压机中心缸底座上，芯棒上端通过螺纹连接芯棒下端;将下模连接在自动成型液压机顶出缸底座上，并与芯棒上端间隙配合;将中模固定在自动成型液压机顶出缸上，并与下模间隙配合;将上模连接在自动成型液压机主缸底座上，通过中模定位，并与中模、芯棒上端间隙配合，所述上模、中模、下模、芯棒下端和芯棒上端中心线重合，调整自动成型液压机控制面板参数，使得芯棒上端和下模的成型面与中模的上端面在同一水平面上，并在液压油缸的驱动下能够往复移动;
步骤二、顶出缸顶出使中模上升80mm，缓慢倒入摩擦环原材料，并刮平原材料，使其填满整个压制模腔;
步骤三、顶出缸顶出使中模再上升2mm;
步骤四、主缸慢下使上模向下移动并压入中模40mm，浮动压制使压制压力达到设定压力值1600～1800MPa，保压时间30s;
步骤五、主缸卸载压力至0.3MPa以下，顶出缸退回使中模回到初始位置、主缸回程使上模回到初始位置、中心缸退回使芯棒上端回到初始位置，然后取出产品，得到粉末冶金摩擦环。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
本发明提供了一种粉末冶金摩擦环压制模具，解决了摩擦环制备过程中存在的材料均匀性差，无法一次成型，生产成本高且生产效率难以保证的问题，具体优点如下：
(1)本发明提供的粉末冶金摩擦环压制模具，可以实现摩擦环一次成型，减少机械加工次数，达到优化加工工艺、提高生产效率的目的。
(2)本发明的粉末冶金摩擦环压制模具上模中存在排气孔，可以改善金属复合材料的压制性，提高摩擦环材料分布均匀性，提升成品质量。
(3)本发明的粉末冶金摩擦环压制模具，可与自动成型液压机实现自动化压制、批量化生产，提升生产效率，降低生产成本。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为粉末冶金摩擦环压制模具的装配示意图。
图2为粉末冶金摩擦环压制模具的压制成型过程示意图。
图3为粉末冶金摩擦环压制模具上模的结构示意图。
图4为粉末冶金摩擦环压制模具中模的结构示意图。
图5为粉末冶金摩擦环压制模具下模的结构示意图。
图6为粉末冶金摩擦环压制模具芯棒下端的结构示意图。
图7为粉末冶金摩擦环压制模具芯棒上端的结构示意图。
附图标记包括：1-上模、2-中模、3-下模、4-芯棒下端、5-芯棒上端、6-摩擦环原材料。
具体实施方式
一种粉末冶金摩擦环压制模具，如图1所示，包括上模1、中模2、下模3、芯棒下端4和芯棒上端5。
所述上模1如图3所示，整体长度为130mm，包括排气孔1-1、配合段1-2和中心通孔1-3，主要采用SLD或SKH9等合金模具钢材料;排气孔1-1直径为3mm，主要起排气作用，以此来改善材料压制性，提高产品质量;与中模配合段1-2长度为75mm，保证了上模1具有良好的强度的同时，还保证了压制成型过程中避免和中模2碰撞，防止模具损坏，延长使用寿命。
所述中模2如图4所示，整体长度为100mm，包括中模芯2-1、吊装螺纹孔2-2和中模套2-3，其中中模芯2-1主要采用钨钢等硬质合金钢材料，中模套2-3主要采用碳素钢或轴承钢材料;中模芯2-1和中模套2-3采用过盈配合组成中模2;吊装螺纹孔2-2尺寸为M12，深度25mm。
所述下模3如图5所示，整体长度为140mm，包括中心通孔3-1和配合段3-2，主要采用SLD或SKH9等合金模具钢材料;配合段3-2长度为115mm，保证使用过程中下模3不会从中模2中脱出。
所述芯棒下端4如图6所示，整体长度为245mm，包括螺纹段4-1和握持段4-2，主要采用碳素钢或轴承钢材料;螺纹段4-1尺寸为M16，长度为45mm;握持段4-2长度为60mm，宽度为15mm，并进行削平或滚花处理，便于施力拧动。
所述芯棒上端5如图7所示，整体长度为100mm，包括螺纹孔5-1，主要采用钨钢等硬质合金钢材料;螺纹孔5-1尺寸为M16，深度55mm，保证芯棒下端4螺纹段4-1能够完全拧入螺纹孔5-1中。
所述芯棒下端4和芯棒上端5螺纹连接后整体长度为297mm。
所述上模1、中模2、下模3、芯棒下端4和芯棒上端5加工完成后均进行了防锈和退磁工艺处理，所有模具相互配合段及成型位置表面粗糙度Ra均为0.2，以降低压制过程中产生的摩擦力。
本发明模具安装及压制过程如下：
(1)安装过程：所述的芯棒下端4连接在液压机中心缸底座上，所述的芯棒上端5通过螺纹连接芯棒下端4，所述的下模3连接在顶出缸底座上，并与芯棒上端5间隙配合，所述的中模2固定在顶出缸上，并与下模3间隙配合，所述的上模1连接在主缸底座上，通过中模2定位，并与中模2、芯棒上端5间隙配合，所述的上模1、中模2、下模3、芯棒下端4和芯棒上端5中心线重合，调整液压机控制面板参数，使得芯棒上端5和下模3的成型面与中模2的上端面在同一水平面上，并在液压油缸的驱动下能够往复移动。
(2)压制过程：
整个压制过程通过调整压机控制面板来实现。首先，设定好摩擦环压制压力1600～1800MPa;其次，顶出缸顶出使中模2上升80mm，缓慢倒入摩擦环原材料6，并刮平原材料，使其填满整个压制模腔，再顶出缸顶出使中模2上升2mm;再次，主缸慢下使上模1向下移动并压入中模2约40mm;从次，浮动压制使压制压力达到设定压力值，保压时间30s，压制成型过程如图2所示;最后，主缸卸载压力至0.3MPa以下，按照顶出缸退回使中模2回到初始位置、主缸回程使上模1回到初始位置、中心缸退回使芯棒上端5回到初始位置的顺序，取出产品，便得到了粉末冶金摩擦环。
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声明：
“粉末冶金摩擦环压制模具及压制方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中铁隆昌铁路器材有限公司
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