专利名称：一种粉末冶金铁芯的压制模具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及发动机零部件制造技术领域，具体是涉及一种粉末冶金铁芯的压 制成型模具。
背景技术：
现有的发动机冷却风扇用铁芯采用优质高纯低碳钢为原料，通过机械加工工艺生 产钢制铁芯零件，存在的不足如下(1)、铁芯的法兰本体上连接有6个沿圆周均勻分布的扇形或梯形齿。上述齿通过 机械加工而成，每个齿沿轴向的4个角为尖角，易存有毛刺，且无法机械加工成尺寸一致的 圆倒角，进而对铁芯的装配和使用不利；具体地是，橡胶密封圈在装入铁芯内孔时，每个齿 分布在铁芯内孔处的2个尖角会将橡胶密封圈割断，使密封性能失效，严重地会造成发动 机冷却风扇整体报废。O)、铁芯连接平面且位于相邻两齿之间的部分与其中心孔面的交接处为尖角，也 无法机械加工成圆倒角。因为机械加工的零件只能用锉刀简单地去除毛刺，铁芯中心孔在 装入橡胶密封圈时，此处的尖角不但起不到导向作用，反而会将橡胶密封圈刮掉一部分，导 致橡胶密封圈缺料、密封失效，使发动机冷却风扇整体性能降低。(3)、铁芯上的齿与法兰本体连接处是一平面，该连接平面用机械加工工艺无法一 次完成，只能将一个平面分成多个部分单独加工，因此加工后的连接平面有轻微错位、存在 分型面，平面度误差较大。铁芯在装配到发动机冷却风扇上使用时，该连接平面要起机械密 封作用，但机械加工的平面因存在错位、分型面以及平面度误差较大，而无法保证密封性能 100%的合格。、总之，现有钢制铁芯的机械加工工艺复杂，需要大量的加工设备和加工工时， 且加工精度低，生产效率低，材料利用率低，大大提高了制造成本，也难以大批量生产出质 量稳定、密封性能优良的铁芯产品。(5)、到目前为止，现有技术中还没有出现利用粉末冶金工艺、将粉末冶金材料直 接成型为发动机冷却风扇用铁芯的成型模具。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是针对上述不足而提供一种粉末冶金铁芯的压 制模具，本压制模具采用粉末冶金工艺，能使粉末冶金材料直接压制成型为铁芯，从而简化 铁芯的制造工艺，提高生产效率和材料利用率，大大降低制造成本，适于大批量生产质量稳 定、加工精度高、密封性能优良的铁芯。为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是一种粉末冶金铁芯的 压制模具，包括压型阴模、上模冲、下模冲和芯棒，其中所述压型阴模内型与贯穿于压型阴 模内型腔中心的芯棒外型之间形成一个环形的内型腔，该内型腔的下部与下模冲的上部形 成间隙配合；压制成型时，上模冲向下滑动，其下部进入上述内腔型的上部并形成间隙配合；位于压型阴模、上模冲、下模冲和芯棒之间的内型腔的内型与铁芯毛坯的外型相近似。所述压型阴模，其上部为法兰本体型腔，其中部和下部为齿型腔，在法兰本体型腔 与齿型腔之间设有一接合面；在齿型腔的内腔壁面上设置有沿圆周等距分布且沿轴向延伸 的多个径向凸起和多个径向凹槽；每个径向凸起的内壁面与接合面的交接处设置有轴向凸 起；所述芯棒，其外圆周面上沿轴向等距分布有多个径向凸起；所述下模冲，其内型与芯棒 的外型对应设置，二者形成间隙配合；其外型与压型阴模上的齿型腔内型对应设置，二者形 成间隙配合；所述上模冲，其内型与芯棒的外型对应设置，二者形成间隙配合；其外型与压 型阴模上的法兰本体型腔内型对应设置，二者形成间隙配合。所述压型阴模上的每个径向凹槽的4个内角均为圆倒角，该圆倒角的半径为Rc = 0. 02 2mm。所述轴向凸起呈圆弧形，其上端边缘由半径分别为Ra = 0.02 10mm、Rb = 0. 02 5mm的两段圆弧过渡连接而成，该轴向凸起的内侧切线与压型阴模内型腔壁面之间 夹角为Y = 0° 45°。所述下模冲的上部和中部是由沿圆周等距分布并沿轴向延伸的多个径向凹槽和 多个径向凸起相互连接而成，所述径向凹槽与径向凸起间隔设置；该下模冲的下部外圆设 有底座。所述上模冲的内型腔壁面上沿圆周等距设置有多个沿轴向延伸的径向凹槽；该上 模冲的上部外圆设有固定座，其中部和下部的外圆呈圆柱形。所述芯棒上设有连通的沉孔和中心孔。本实用新型具有以下优点和积极效果本实用新型用于粉末冶金工艺，能使粉末 冶金材料直接压制成型为铁芯毛坯。根据铁芯使用条件和粉末冶金工艺特点，采用特殊的 模具设计，从而使压制成型的铁芯结构更加合理。例如铁芯上的扇形或梯形齿及其每个齿 沿轴向的4个圆倒角，用压制模具直接成型。铁芯连接平面位于相邻两齿之间的部分与其 中心孔面的交接处，用模具直接成型为圆倒角。法兰本体与齿的连接平面采用模具一次成 型，并且无错位、无分型面，平面度误差很小，保证密封性能100%合格。总之，本实用新型具 有简化制造工艺，操作简单可靠，提高生产效率和材料利用率，大大降低制造成本，适于大 批量生产且生产出的铁芯质量稳定、加工精度高、装配方便安全、导向性好、对密封圈无损 坏、密封性能优良等优点。
图1为压制模具装料示意图；图2为图1中压制模具沿A-A线方向的剖视图；图3为图1中压制模具沿B-B线方向的剖视图；图4为压制模具成型终了时的示意图；图fe为压型阴模的轴向剖视图；图恥为图fe中压型阴模的俯视图；图5c为图 恥中H处的放大图；图5d为图恥中沿E-E线方向的剖视放大图；图6a为压型阴模中芯棒的轴向剖视图；图6b为图6a中芯轴的俯视图；图7a为压型阴模中下模冲的轴向剖视图；图7b为图7a中下模冲沿F_F线方向的 剖视图；[0024]图8a为压型阴模中上模冲的轴向剖视图；图8b为图8a中上模冲沿G_G线方向的 剖视图；图9为图2中由压制模具直接成型的铁芯毛坯的立体图；图10是图9沿Y-Y线方向的剖视图。图中标记说明1、压型阴模；11、法兰本体型腔；12、齿型腔；121、径向凹槽；1211、 内夹角；122、径向凸起；1221、轴向凸起；13、接合面；2、上模冲；21、固定座；22、径向凹槽； 3、芯棒；31、径向凸起；32、中心孔；33、沉孔；4、下模冲；41、底座；42、径向凹槽；43、径向凸 起；5、粉末状的粉末冶金材料；6、铁芯毛坯；61、法兰本体；611、连接平面；612、中心孔面； 613、圆倒角；62、齿；621、圆倒角；63、连接筋。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。一、压制模具的具体结构参照图1-图8。一种粉末冶金铁芯的压制模具，包括压型阴模1、上模冲2、芯棒3和下模冲4，其 中(一)、压型阴模，如图如所示，其上部为法兰本体型腔11，其中部和下部为齿型腔 12，所述法兰本体型腔11与位于其下面的齿型腔12之间的接合面13为一平面。铁芯成型 时，该接合面13的作用是完成与齿相连接的法兰本体连接平面的一次成型，并保证法兰 本体的连接平面为同一个平面，无分型面、无错位，平面度误差很小，从而保证上述连接平 面的密封性能100%的合格。如图恥所示，在齿型腔12的内腔壁面上设置有沿圆周等距分布的多个径向凸起 122和多个径向凹槽121 ；所述径向凸起122和径向凹槽121为间隔排列，二者的横截面呈 圆弧形，其长度沿轴向延伸。该多个径向凹槽121与下模冲外圆周面上设有的多个径向凸 起43为对应设置，装配时二者形成间隙配合。如图5d所示，每个径向凸起122的内壁面与接合面的交接处设有呈圆弧形的轴向 凸起1221，该轴向凸起沿圆周延伸，其上端边缘由半径分别为Ra = 0. 02 IOmm和Rb = 0. 02 5mm的两段圆弧过渡连接而成；该轴向凸起的内侧切线与阴模内型腔壁面之间夹角 为γ = 0° 45°。铁芯成型时，上述轴向凸起的作用是完成法兰本体位于相邻两齿之 间的连接平面与其中心孔面的交接处的圆倒角的成型。如图5c所示，每个径向凹槽121的4个内夹角1211均为圆倒角结构，该圆倒角的 半径为Rc = 0. 02 2mm。铁芯成型时，上述4个圆倒角1211的作用是完成齿沿轴向的4 个圆倒角的直接成型。(二)芯棒，如图6a、图6b所示，在芯棒3的外圆周面上等距分布有沿轴向延伸的 多个径向凸起31 ；其上还设有连通的中心孔32和沉孔33，用于将芯棒3固定在模架上。(三)下模冲，如图7a、图7b所示，其上部和中部是由沿圆周等距分布并沿轴向延 伸的多个径向凹槽42和多个径向凸起43相互连接而成的，所述径向凹槽42和径向凸起43 间隔设置。该下模冲4的下部外圆设有底座41。装配时，该下模冲4的内型与芯棒3的外型为间隙配合；而下模冲4的外形型与压 型阴模1的内型为间隙配合。具体地说，该下模冲内壁面上的径向凹槽42与芯棒外圆周面上的径向凸起31为对应设置，装配时二者形成间隙配合；该下模冲外壁面上的径向凸起43 与压型阴模内壁面上的径向凹槽121为对应设置，装配时二者形成间隙配合。(四)上模冲，如图8a、图8b所示，其内型腔壁面上沿圆周等距设置有多个沿轴向 延伸的径向凹槽22。该上模冲2的上部外圆设有固定座21，其下部和中部的外形为圆柱体 结构。如图2所示，装配时，该上模冲2的内型与芯棒3的外型为间隙配合；该上模冲2 的外型与压型阴模上的法兰本体型腔11为间隙配合。具体地说，该上模冲内壁面上的径向 凹槽22与芯棒外圆周面上的径向凸起31为对应设置，装配时二者形成间隙配合。该上模 冲2的圆柱体结构与设置在压型阴模上部的法兰本体型腔11为对应设置，装配时二者形成 间隙配合。二、压制模具的工作过程参照图1-图4。把压型阴模1、上模冲2、芯棒3和下模冲4安装在模架上，模架固定在压力机上。 在压型阴模内型与贯穿于压型阴模内型腔中心的芯棒外型之间形成一个环形的内型腔；该 内型腔的内型下部与下模冲4的外型上部形成间隙配合，相互之间可自由滑动。压制成型 时，该上模冲2的外型下部与内型腔的内型上部形成间隙配合，相互之间可自由滑动。装配 完成后，在压型阴模1、芯棒3、下模冲4和上模冲之间形成了一个其内型与铁芯毛坯的外型 相近似的内型腔，即装料型腔。装料以前，上模冲2位于压型阴模1的正上方，该上模冲2的下端部与内型腔的上 端敞口相对应。当在上述装料型腔内填满粉末状的粉末冶金材料5后，上模冲2随压力机 上滑块下行、其下部进入压型阴模上的法兰本体型腔11中；在规定的压力下压缩粉末冶金 材料至规定位置；然后上模冲2上行，压型阴模1和芯棒3下行，成型后的铁芯毛坯6从压 型阴模1中脱出，完成一个生产过程。依次循环往复。图9-图10所表示的是由本压制模具直接成型的铁芯毛坯的结构示意图。所述铁 芯毛坯6包括法兰本体61、沿圆周均勻分布且连接在法兰本体上的齿62以及若干个连接筋 63，每一个连接筋63用于连接相邻的两个齿且位于所有齿形成的内圆周面上。其中与齿 相连接的法兰本体上的连接平面611为由模具一次成型的同一个平面。法兰本体61位于 相邻两齿之间的连接平面611与其中心孔面612的交接处为由模具直接成型的圆倒角613。 每个齿62沿轴向的4个角为由模具直接成型的圆倒角621。铁芯毛坯6需经过车削法兰本体外圆以形成台阶，以及车削铁芯毛坯内圆以去掉 连接筋63，最后才能得到符合要求的铁芯成品。本实用新型的附图所表示的是用于成型具有6个齿铁芯的压制模具。如果压制模 具要用于成型具有4个齿或8个齿的铁芯，也就是说，铁芯上齿的数量在2-50个之间另外 选择，就要根据铁芯上齿的数量对压制模具结构做对应性调整。具体地是，只需要更改以 下模具结构即可，S卩使芯棒上的径向凸起的个数、压型阴模上的径向凹槽和径向凸起的个 数、下模冲上的径向凹槽和径向凸起的个数、以及上模冲上的径向凹槽的个数，与铁芯上的 齿的数量相同。
权利要求1.一种粉末冶金铁芯的压制模具，其特征是，包括压型阴模(1)、上模冲O)、下模冲 (4)和芯棒(3)，其中所述压型阴模的内型与贯穿于压型阴模内型腔中心的芯棒外型之间 形成一个环形的内型腔，该内型腔的下部与下模冲的上部形成间隙配合；压制成型时， 上模冲O)向下滑动，其下部进入上述内腔型的上部并形成间隙配合；位于压型阴模(1)、 芯棒(3)、下模冲(4)和上模冲(2)之间的内型腔的内型与铁芯毛坯(6)的外型相近似。
2.如权利要求1所述的一种粉末冶金铁芯的压制模具，其特征是，所述压型阴模(1)，其上部为法兰本体型腔(11)，其中部和下部为齿型腔(12)，在法兰 本体型腔与齿型腔之间设有一接合面(1 ；在齿型腔的内腔壁面上设置有沿圆周等距分 布且沿轴向延伸的多个径向凸起(122)和多个径向凹槽(121)；每个径向凸起(122)的内 壁面与接合面(1 的交接处设置有轴向凸起(1221)；所述芯棒(3)，其外圆周面上沿轴向等距分布有多个径向凸起(31)；所述下模冲G)，其内型与芯棒(3)的外型对应设置，二者形成间隙配合；其外型与压 型阴模(1)上的齿型腔内型对应设置，二者形成间隙配合；所述上模冲0)，其内型与芯棒(3)的外型对应设置，二者形成间隙配合；其外型与压 型阴模(1)的法兰本体型腔内型对应设置，二者形成间隙配合。
3.如权利要求2所述的一种粉末冶金铁芯的压制模具，其特征是，所述压型阴模(1) 上的每个径向凹槽(121)的4个内角(1211)均为圆倒角，该圆倒角(1211)的半径为Rc = 0. 02 2mm。
4.如权利要求2或3所述的一种粉末冶金铁芯的压制模具，其特征是，所述轴向凸起 (1221)呈圆弧形，其上端边缘由半径分别为Ra = 0. 02 10mm、Rb = 0. 02 5mm的两段圆 弧过渡连接而成，该轴向凸起(1221)的内侧切线与压型阴模的内型腔壁面之间夹角为Y=0° 45°。
5.如权利要求4所述的一种粉末冶金铁芯的压制模具，其特征是，所述下模冲的 上部和中部是由沿圆周等距分布并沿轴向延伸的多个径向凹槽G2)和多个径向凸起G3) 相互连接而成，所述径向凹槽与径向凸起间隔设置；该下模冲的下部外圆设有底座G1)。
6.如权利要求5所述的一种粉末冶金铁芯的压制模具，其特征是，所述上模冲(2)的内 型腔壁面上沿圆周等距设置有多个沿轴向延伸的径向凹槽0 ；该上模冲的上部外圆设 有固定座(21)，其中部和下部的外圆呈圆柱形。
7.如权利要求6所述的一种粉末冶金铁芯的压制模具，其特征是，所述芯棒(3)上设有 连通的沉孔(33)和中心孔(32)。
专利摘要本实用新型涉及一种粉末冶金铁芯的压制模具。包括压型阴模、上模冲、下模冲和芯棒，其中所述压型阴模内型与贯穿于压型阴模内型腔中心的芯棒外型之间形成一个环形的内型腔，该内型腔的下部与下模冲的上部形成间隙配合；压制成型时，上模冲向下滑动，其下部进入上述内腔型的上部并形成间隙配合；位于压型阴模、上模冲、下模冲和芯棒之间的内型腔的内型与铁芯的外型相近似。通过本压制模具能使粉末冶金材料直接成型为铁芯毛坯，从而使制造工艺简单、成本降低，生产效率和材料利用率都提高，适于大批量生产且成型的铁芯质量稳定、加工精度高、密封性能优良。
文档编号B22F5/10GK201841263SQ20102058017
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者孙旭, 崔祝庆, 张光, 李志荣 申请人:莱州长和粉末冶金有限公司