汽车ABS防抱死齿圈粉末冶金压制模具设计

ABS齿圈是汽车防抱死制动系统的重要零件，如何生产出高精度、高质量的粉末冶金ABS齿圈是一个非常重要的课题。本文通过对大直径（Φ170）、多齿（80齿）的粉末冶金ABS齿圈生产工艺过程的分析，从模具的选材、模具结构（多齿分冲，阶梯结构）、模具间隙、模具尺寸等方面，对ABS齿圈压制模具进行优化设计，使压制模具具有高使用寿命，产品齿部密度达到图纸要求，后序的镀锌表面也达到了图纸要求。

随着汽车工业的不断发展，汽车安全性日益成为人们关注的重点。ABS是己经是汽车上的标配（汽车防抱死制动系统），ABS齿圈是汽车防抱死制动系统的重要零件，是整个系统唯一数据读取硬件来源部件。粉末冶金ABS齿圈的优势在于能生产最终形状零件，具有高效率、高精度；同时具备节材、省能的显著特点，只要少量切削加工，大大减低生产成本。同时，随着汽车工业的快速发展，ABS齿圈的形状也越来越复要，直径、齿形分度和齿数要求越来越高。粉末冶金ABS齿圈的形状和精度的保证，最主要的就是压制模具的形状和精度；生产过程的顺畅，取决于压制模具设计的合理性。

1) 如图1所示为粉末冶金ABS齿圈产品简图。

2) ABS齿圈内孔公差为0.035，直径大，内孔与端面垂直度为0.04，要求精度高，整形不能达到产品要求，必须要后序机械加工。由分析确定生产工艺流程为压制、烧结、精整、机械加工、镀彩锌、包装。

3) 粉末压机选用和模架选用：先用creo三维软件建模，查询ABS齿圈的压制投影面积为78cm2，压制毛坯质量为800g。根据经验计算，压制齿毂产品需要390T压力；根据产品形状结构和公司现有粉末压机的情况，选取500T上二下三模架粉末油压机。

1) 粉末冶金ABS齿圈模具设计的工艺参数包括材料的松装密度、压坯的回弹率、烧结收缩率、精整余量和回弹量等。材料松装密度可以测量粉材获得；其它模具设计参数可以用原有的相近的模具，用实验的方法获得准确的相关参数，用以开新模具使用。

2) 本文ABS齿圈齿数为80齿，齿深2.5，齿槽宽为3，总厚为15；背部为斜面圆滑过渡。

齿部成形可以有两种方式，一种是齿部做成一个带全齿的齿形冲，模具制作简单，但估计齿部密度低，同时脱模困难；另一是齿形分冲，齿形按常规分冲模式（以齿形齿面分冲，做直冲，齿形冲高度过高），齿形部位冲的高度过高，做冲的难度太高；第三种是做成阶梯结构，此种方式冲齿部高度可以降低，做冲难度大大降低，但此前粉末冶金模具中没有类似分冲的先例，外齿冲强度待验证。一个冲。

背部为斜面圆滑过渡，成形可以有两种方式，一是斜面处分冲，做成两个冲，压制后产品分冲部位会有接点，需后序车加工；另一种是下面做成一个冲，斜面做在压制阴模上，阴模做成带台阶的，过渡圆滑，但可能斜面过大，斜面处产生滑移。

根据以上分析，确定采用两种压制模具方式试验。第一种试验是齿部做成带齿的齿形冲，背部为提高齿部密度，在下R角部位分冲；第二种试验是齿部分冲，做成阶梯结构冲，下面做成一个冲，斜面做在压制阴模上，阴模做成带台阶的，过渡圆滑。

压制阴模选择材质为硬质合金，耐磨性好，使用寿命长。齿形冲选用弹性好的冷作模具钢，选用材料SLD，热处理硬度56-58HRC 。背部冲形状较简单，选用DC53材料，热处理硬度56-58HRC。

根据以上工艺分析、模具设计分析、模具材料选择，制作出粉末冶金同步器齿毂模具，模具装配图如图所示。

关键模具图结构

用第一种模具压制，齿部密度低于产品图要求，背部斜面圆滑过渡部份有接痕，还需要车加工才能保证产品要求。后序镀彩锌时，齿部镀锌层不能防锈，5天时间就上锈了。

用第二种模具压制，齿部密度完全达到产品图要求，外齿冲（做成阶梯结构）强度模具强度经过连续3天压制的考验，完全能适应批量压制。背部斜面处无明显滑移，可以达到产品外观要求。后序镀彩锌时，齿部镀锌层能防锈，经过48小时盐雾实验，无上锈现象。

产品成品图

经过优化设计的第二种ABS齿圈压制模具，进行ABS齿圈产品生产，生产出来的产品，经过详细检测，齿圈齿部分度、齿部密度、整体密度、镀锌表面的镀层等技术指标，均达到了产品图的要求；模具的使用寿命也达到了预期的时间。

本文通过对粉末冶金ABS齿圈的生产工艺过程的分析，从模具的选材、模具结构（多齿分冲，阶梯结构）、模具间隙、模具尺寸和以往经验等方面，对ABS齿圈压制模具进行优化设计，使模具具有较高使用寿命；同时，产品齿部密度达到图纸要求，后序的镀锌表面也达到了图纸要求。随着汽车工业的快速发展，ABS齿圈在汽车的防抱死制动系统中成为标配，各种类型的ABS齿圈都可能遇到，希望本文对其他的粉末技术人员有具有一定的参考价值。