模具是发展和实现材料成形不可或缺的工具,粉末冶金成形模具与粉末直接接触,对活塞压坯的强度、硬度以及表面精度有着重要的影响。为了获得表面质量好和尺寸精度高的压坯,对模具的设计、校核和长寿命使用的研究有着非常重要的实际意义和经济价值。本文对粉末冶金活塞模具进行设计、数值模拟仿真与耐磨性实验研究。设计一种新型粉末冶金汽车减震器活塞精密成形模具。根据所需求的活塞产品设计阴模、芯棒和模冲的具体参数;确定模架的结构方案、压制方式、脱模方式和结构形式;计算装粉高度、轴向尺寸和径向尺寸;并根据设计参数生产满足活塞尺寸和几何公差设计要求的阴模、芯棒和模冲,将该成形模具装配好安装到模架上进行生产。基于ANSYS软件对模具的关键零部件以及模架整体进行有限元分析。利用ANSYS Workbench模块对阴模组件和上、下模冲组件分别单独约束进行静特性分析,得出阴模组件和模冲组件在单独约束静力分析下的的应力云图和位移云图,根据工况要求分别对它们的强度和刚度进行分析和校核;对模架整体进行静态分析,考虑实际工况进行约束,对与粉末直接接触的阴模以及模冲进行六面体网格划分(Hex Dominant),其余部位进行自动的四面体网格划分(Tetrahedrons),得到最大等效应力和最大位移,并对模架整体进行模态分析得出模架的前十阶模态振型,验证模具设计的合理性。研究模具经过真空淬火后的金相组织、微观组织,进行力学性能测试、拉伸性能测试。观察Cr12MoV冷作模具钢的低温回火组织,其组织由回火马氏体+残余奥氏体+白色碳化物组成,C和Cr元素含量较高,易形成大量硬度高的碳化物,使钢的耐磨性大为提高。同时Mo和V的加入可以细化晶粒,进一步提高钢的耐磨性。试样平均硬度值为52.7HRC,满足模具所需的硬度要求;真空油淬后模具的抗拉强度为826MPa,断后伸长率为28%,冲击功为9.5J均符合生产要求。采用MMW-1A型微机控制万能摩擦磨损试验机对模具的耐磨性进行实验研究,对不同载荷、不同转速、不同温度条件下的摩擦系数和磨损量进行分析,利用三维形貌仪观察试样的三维磨损形貌,分析磨痕形貌产生的原因。随着载荷增加,试样摩擦系数整体呈先上升后下降趋势,摩擦系数波动范围较大;随着转速增加,试样摩擦系数整体呈先上升后下降趋势,摩擦系数波动范围小,磨损量增大;低载荷下,试样磨损方式为磨粒磨损,随着载荷增加磨损方式变为磨粒磨损和黏着磨损的混合形式;低转速下,试样磨损方式为磨粒磨损,随着转速增加,试样磨损方式转变为摩擦界面氧化膜不断形成与脱落而引起的剥层磨损。不同温度条件下60℃下试样摩擦系数处于较高水平稳定在0.48～0.52,所有试样的磨损量增长斜率先升后降,磨损量增长趋于平缓。利用FY80粉末成形压机,根据设计参数,利用设计出的模具装备进行粉末冶金活塞压坯的制备,制备出一批活塞零件,随机抽取其中的24个零件分为三组,利用Mitutoyo轮廓仪进行尺寸测量;利用Polytec白光仪检测平面度,利用三坐标测量仪测试同轴度和圆跳动,检测零件的形位误差;利用面粗度仪测量零件的粗糙度。结果表明24个零件均满足生产要求。