一种氮化硅球模压模具的设计

徐振宇，周鹏飞，姚玉婷，万磊，张永乾

(1.洛阳轴承研究所有限公司，河南 洛阳 471039；2.河南省高性能轴承技术重点实验室，河南 洛阳 471039；3.高性能轴承数字化设计国家国际科技合作基地，河南 洛阳 471039)

1 概述

高效压制成型模具是氮化硅球制造的关键技术装备，直接影响氮化硅球的生产效率和质量。传统压制模具由上冲头、中模、下冲头3部分组成(图1)，安装在粉末自动成型机上。

图1 传统压制模具

氮化硅压制模具结构设计和零件加工复杂，成本高；冲头与中模孔、冲头与定位压板配合精度要求高，球窝近环带段为薄壁锐角，易碰损报废；冲头球窝磨损大，需周期性返修。球窝在镜面电火花机上使用球形电极脉冲成形后再抛光与中模孔研配，加工工艺复杂且价格昂贵。受限于卡具和空间布置尺寸、制造精度、成本等原因，现有粉末自动成型机的模具[1]存在安装难，磨损周期短和脱模困难[2]等问题，有较大的提升空间。

现有粉末冶金领域存在一出多的模具，冲头多为平头。对模具材料和结构的相关研究较多，而对提高模具生产效率，降低安装难度和延长磨损返修周期的研究相对匮乏。

本文通过改进结构，换用冲击韧性更优良的材料，简化安装方式，试图实现模具6冲头布置，延长球窝表面粗糙度的劣化周期，研究提高模压成型效率，避免模具原因导致球坯废品，并降低模具成本的方法。

2 新模具结构设计与计算

2.1 模具结构

新模具装配示意图如图2所示，模具由上冲头座板、上冲头压板、上冲头、中模、下冲头、下冲头压板、下冲头座板、连接座和连接零件组成。……