刹车盘成型模具以及碳/碳化硅刹车盘成型模具的制作方法

本实用新型涉及模具领域，具体涉及一种刹车盘成型模具以及碳/碳化硅刹车盘成型模具。

背景技术：

随着社会发展，碳/碳化硅刹车盘的应用越来越广泛，碳/碳化硅刹车盘是采用碳纤维增强碳化硅基复合材料制作而成的一种刹车盘。1999年某国际汽车交易会上，碳/碳化硅刹车盘首次被揭开了神秘的面纱。碳/碳化硅刹车盘基体的主要成分有碳化硅(SiC)、硅(Si)和石墨。碳纤维的作用是提供材料所需的机械强度和断裂韧性，而基体中的碳化硅决定着复合材料的硬度，硅和石墨在其中则是改善刹车盘的摩擦系数。因此，碳/碳化硅刹车盘具有密度低、耐高温、摩擦性能高且稳定等优点，在汽车、高速列车、飞机等高能刹车领域具有广泛的应用前景。

由于碳/碳化硅刹车盘应用前景广阔，碳/碳化硅刹车盘的生产工艺及成本问题也成了人们关注的焦点。在碳/碳化硅刹车盘制备成型工艺中，用现有技术中通过气相沉积的方法成型碳/碳化硅刹车盘时，在成型装置中成型时，需要的时间长，导致了成型周期长，成型完成后需要对工艺孔进行二次加工，导致了工序复杂、繁琐，因此现有技术中的碳/碳化硅刹车盘成型装置的成型效率不高，导致了碳/碳化硅刹车盘成型效率低的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种刹车盘成型模具以及碳/碳化硅刹车盘成型模具，以缓解现有技术中存在的碳/碳化硅刹车盘成型装置的成型周期长，工序复杂、繁琐，导致的碳/碳化硅刹车盘成型效率低的问题。

根据本实用新型，提供一种刹车盘成型模具，包括：相互配合使用的上模和下模，以及型芯；

下模具有环形腔室，环形腔室的外环侧壁上排布有通孔，型芯可拆卸地穿设于通孔之中，且型芯的第一端部置于环形腔室的内部。

进一步地，此刹车盘成型模具包括了套设于下模的外部的限位环，该限位环用于阻挡型芯脱出下模，防止型芯在刹车盘成型过程中从下模中脱出。

进一步地，限位环上有台阶结构，台阶结构包括用于与型芯的第二端部的侧壁相抵的第一台阶面以及用于与第二端部的端面相抵的第二台阶面，限位环套设于下模的外部时，型芯的第二端部可承载住限位环，而限位环的第一台阶面与第二端部的端面相抵，防止型芯在成型过程中脱出下模。

进一步地，型芯的第二端部设有拔模结构，此拔模结构提供了将型芯从下模中拔出的施力位置，在刹车盘成型后，方便将型芯从下模中拔出。

进一步地，拔模结构包括设置于型芯的第二端部的端面的螺纹孔以及用于与螺纹孔螺纹连接的拔模螺栓。拔模螺栓与螺纹孔螺纹连接，拔模螺栓的头部与型芯的第二端部之间形成可供夹具夹持的结构，方便从下模中拔出型芯。

进一步地，环形腔室的内环侧壁上排布有用于与型芯的第一端部配合的限位孔，型芯的第一端部嵌入限位孔中，防止型芯在大压力的成型过程中发生偏转或折断，对型芯起到了一定的稳固与保护的作用。

进一步地，型芯为具有拔模斜度的锥状结构，在刹车盘成型后的起模过程中，此拔模斜度的锥状结构的设计，方便于将型芯从下模中拔出。

进一步地，下模包括第一圆环结构、第二圆环结构以及下模底托；下模底托为圆环形结构，下模底托套设于第一圆环结构的外部，第二圆环结构可拆卸地套设于下模底托的外部，第一圆环结构与第二圆环结构以及下模底托组合形成环形腔室，此下模结构为可拆卸的分体结构，下模的每个部件均可以单独制造，此结构方便于下模的制造，与此同时，此下模的可拆卸结构还起到了利于成型后的刹车盘从模具中起模的作用。

进一步地，上模的顶部设有用于与起模握把安装配合的安装孔，在起模时，该起模握把便于将上模与下模分离，起到利于起模的作用。

根据本实用新型，提供一种碳/碳化硅刹车盘成型模具，包括上述的刹车盘成型模具。

与现有技术相比，本实用新型提供的刹车盘成型模具以及碳/碳化硅刹车盘成型模具所具有的技术优势为：

本实用新型提供的刹车盘成型模具，解决了现有技术中碳/碳化硅刹车盘成型周期长，工序复杂、繁琐，导致了碳/碳化硅刹车盘成型效率低的问题。本实用新型提供的刹车盘成型模具本身结构简单，上模与下模通过外部挤压将原材料成型为刹车盘，相对于现有技术的气相沉积工艺在沉积成型时时间长，操作复杂，本实用新型提供的刹车盘成型模具成型过程简单、周期短，直接提升了刹车盘的成型效率；与此同时，在刹车盘挤压成型完成时，从下模中拔出型芯后，刹车盘中形成了具有散热以及减重作用的工艺孔，使刹车盘一次成型，减少了现有技术中对工艺孔进行二次加工的工序，提升了刹车盘的成型效率。

另外，优选地，下模选用分体的可拆卸结构，下模包括第一圆环结构、第二圆环结构以及下模底托；下模底托为圆环形结构，下模底托套设于第一圆环结构的外部，第二圆环结构可拆卸地套设于下模底托的外部，下模的部件可以单独制作，装配成型，此结构方便于下模的制作，与此同时，刹车盘起模过程中，先拆卸掉第二圆环结构，成型的刹车盘裸露，易于起模，因此，此下模的可拆卸结构还起到了利于成型后的刹车盘从模具中起模的作用。

本实用新型提供的碳/碳化硅刹车盘成型模具，包括上述刹车盘成型模具，由此，碳/碳化硅刹车盘成型模具的优势包括刹车盘成型模具的优势，不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的刹车盘成型模具总装示意图；

图2为本实用新型实施例提供的刹车盘成型模具爆炸视图；

图3为本实用新型实施例提供的刹车盘成型模具总装断面视图；

图4为本实用新型实施例提供的下模俯视图；

图5为本实用新型实施例提供的下模爆炸视图；

图6为本实用新型实施例提供的型芯断面视图；

图7为本实用新型实施例提供的限位环示意图。

图标：100-下模；110-第二圆环结构；111-通孔；120-型芯；121-螺纹孔；122-第二端部；123-第一端部；130-第一圆环结构；131-限位孔；140-下模底托；150-拔模螺栓；160-环形腔室；200-上模；210-安装孔位；300-限位环；310-台阶结构；311-第一台阶面；312-第二台阶面；400-拔模握把。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

具体结构如图1－图7所示。

本实施例提供的一种刹车盘成型模具，根据图1与图3所示，包括：相互配合使用的上模200和下模100，以及型芯120；

下模具有环形腔室160，环形腔室160的外环侧壁上排布有通孔111，型芯120可拆卸地穿设于通孔111之中，且型芯120的第一端部123置于环形腔室160的内部，此刹车盘成型模具本身结构简单，刹车盘成型的工艺流程为，将原材料置于下模100的环形腔室160之中，上模200与下模100通过外部热挤压将原材料成型为刹车盘，相对于现有技术的气相沉积工艺在沉积成型时时间长，操作复杂，此刹车盘成型模具成型过程简单、周期短，直接提升了刹车盘的成型效率；与此同时，此刹车盘成型模具中设置的型芯120，在刹车盘挤压成型完成时，从下模100中拔出型芯120后，刹车盘中形成了具有散热以及减重作用的工艺孔，使刹车盘一次成型，减少了现有技术中对工艺孔进行二次加工的工序，提升了刹车盘的成型效率。

本实施例的可选技术方案中，根据图3所示，此刹车盘成型模具包括了套设于下模100的外部的限位环300，该限位环300用于阻挡型芯120，防止型芯120在刹车盘成型过程中脱出下模100。

本实施例的可选技术方案中，限位环300上有台阶结构310，台阶结构310包括用于与型芯120的第二端部122的侧壁相抵的第一台阶面311以及用于与第二端部122的端面相抵的第二台阶面312，限位环300套设于下模100的外部时，型芯120的第二端部122的侧壁与第一台阶面311相抵，可承载住限位环300，而限位环300的第二台阶面312与第二端部122的端面相抵，防止型芯120在成型过程中脱出下模100。

本实施例的可选技术方案中，型芯120的第二端部122设有拔模结构，此拔模结构提供了将型芯120从下模100中拔出的施力位置，在刹车盘成型后，方便将型芯120从下模100中拔出。

本实施例的可选技术方案中，根据图3与图6所示，拔模结构包括设置于型芯120的第二端部122的端面的螺纹孔121以及用于与螺纹孔121螺纹连接的拔模螺栓150。拔模螺栓150与螺纹孔121螺纹连接，拔模螺栓150的头部与型芯120的第二端部122之间形成可供夹具夹持的结构，方便从下模100中拔出型芯120，此螺纹连接的结构，加工简单，装配方便，螺纹结构可拆卸，生产过程更灵活。

另外，此拔模结构还可设计为，在型芯120的第二端部122直接进行机加工，通过机加工，加工出夹具可夹持的拔模槽口或者拔模台阶的结构，此种拔模结构可于型芯120上直接进行加工，省去装配过程，使用过程比较简单。

本实施例的可选技术方案中，根据图3、图4与图5所示，环形腔室160的内环侧壁上排布有用于与型芯120的第一端部123配合的限位孔131，型芯120的第一端部123嵌入限位孔131中，防止型芯120在大压力的成型过程中发生偏转或折断，对型芯120起到了一定的稳固与保护作用。优选地，型芯120的第一端部123设计有轴台阶结构，当型芯120的第一端部123嵌入环形腔室160的内环侧壁上的限位孔131中时，第一端部123的轴台阶结构的台阶面与环形腔室160的内环侧壁相抵，第一端部123的轴台阶结构与环形腔室160的内环侧壁相配合对型芯120起到了进一步地限位作用，以防止型芯120在成型过程中，在限位孔131中活动。

本实施例的可选技术方案中，根据图6所示，型芯120为具有拔模斜度的锥状结构，在刹车盘成型后的起模过程中，此拔模斜度的锥状结构的设计，方便将型芯120从下模100中拔出。

本实施例的可选技术方案中，根据图5所示，下模100包括第一圆环结构130、第二圆环结构110以及下模底托140；第一圆环结构130与第二圆环结构110以及下模底托140组合形成环形腔室160，下模底托140为圆环形结构，下模底托140套设于第一圆环结构130的外部，第二圆环结构110可拆卸地套设于下模底托140的外部，此下模100的结构为可拆卸的分体结构，下模100的部件可以单独制作，装配成型，此结构方便于下模100的制作，与此同时，此下模100的可拆卸结构还起到了便于起模作用。

另外，本实施例的可选技术方案中，优选地，下模底托140通过过盈配合套设于第一圆环结构130的外部，第二圆环结构110通过过盈配合套设于下模底托140的外部，此种配合方式，拆卸与装配简单，起模过程中，抵住下模底托140，通过压力设备向第二圆环结构110施加压力，第二圆环结构110与下模底托140分离，使刹车盘裸露，从而直接实现刹车盘起模。此外，该下模100的分体可拆卸结构可以通过螺栓连接实现，在第一圆环结构130和第二圆环结构110底部排布限位通孔，于下模底托140的内环与外环侧壁上排布有用于与限位通孔配合的限位螺纹孔，使用螺栓穿过第一圆环结构130和第二圆环结构110上的限位通孔，与限位螺纹孔进行螺纹连接，即可完成对下模的装配，起模过程中，仅需要将螺栓拆出，取下第一圆环结构130和第二圆环结构110，即可直接取出刹车盘，完成起模操作；此外，还可以使用销连接的结构代替上述螺纹连接，即使用键代替螺栓，使用键槽代替螺纹孔。

本实施例的可选技术方案中，根据图1、图2与图3所示，该刹车盘成型模具包括与上模200配合的起模握把400，上模200的顶部设有用于与起模握把400配合安装的安装孔210，在起模时，该起模握把400便于将上模200与下模100分离，起到利于起模的作用。优选地，上模200顶部的安装孔210具有螺纹结构，起模握把400的端部为具有螺纹结构的螺纹柱，刹车盘成型完成后将起模握把400通过螺纹柱与安装孔位210进行螺纹连接，通过起模握把400将上模200与下模100分离。

下面描述利用一种包含上述刹车盘成型模具的碳/碳化硅刹车盘成型模具对碳/碳化硅刹车盘的成型过程，说明此种刹车盘成型模具的实际效果，此方案中涉及的结构采用上述刹车盘成型模具中所描述的优选方案。

准备阶段，对碳/碳化硅刹车盘成型模具进行装配，将下模底托140通过过盈配合套设于第一圆环结构130的外部，将第二圆环结构110通过过盈配合套设于下模底托140的外部，套接完成后，第一圆环结构130的外环侧壁与第二圆环结构110的内环侧壁以及下模底托140之间形成了环形腔室160，随后，将具有拔模斜度的锥状结构的型芯120，通过环形腔室160的外环侧壁上的通孔111插入到环形腔室160内部，且型芯120的第一端部123的台阶结构与环形腔室160的内侧壁上的限位孔131嵌套配合。型芯120的第二端部122的端面设有螺纹孔121，将拔模螺栓150与螺纹孔121进行螺纹连接，随后，将限位环300套设于下模100的外部，限位环300上设有台阶结构310，拔模螺栓150的头部与台阶结构310的第一台阶面311相抵，可以承载限位环300，且拔模螺栓150的头部端面与台阶结构310的第二台阶面312相抵，防止型芯120脱出下模100。

成型阶段，将调制好的碳/碳化硅复合材料作为原材料，置于下模100的环形腔室160中，原材料碳/碳化硅复合材料呈粉末状，将原材料均匀的布置于环形腔室160中。此实施例中，优选地，上模200为环形结构，成型时，上模200可以嵌入下模100的环形腔室160中，通过挤压来成型刹车盘。将上述上模200覆盖于环形腔室160中的原材料之上，将碳/碳化硅刹车盘成型模具置于热压机操作平台上，通过热压机，对碳/碳化硅刹车盘成型模具进行挤压与加热处理，热压机将热量通过碳/碳化硅刹车盘成型模具传递给原材料，碳/碳化硅复合材料受热重塑，再利用热压机的压力通过上模200与下模100配合对碳/碳化硅复合材料进行挤压，碳/碳化硅复合材料于环形腔室160中成型为刹车盘。

另外，碳/碳化硅刹车盘的热压成型过程，可参考现有技术中的热压成型工艺。

待碳/碳化硅刹车盘成行完成后，进入起模阶段，将拔模握把400端部的螺纹柱与上模200顶部的具有螺纹结构的安装孔210进行螺纹连接，通过拔模握把400将上模200与下模100分离，分离完成后，卸下套设于下模100外部的限位环300，利用夹具通过拔模螺栓150头部提供的夹装位置，将型芯120从下模100中取出。随后，抵住下模底托140，通过压力设备向第二圆环结构110施加压力，使第二圆环结构110与下模底托140分离，此时，碳/碳化硅刹车盘裸露，轻松完成碳/碳化硅刹车盘的起模过程。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。