粉体成形模具设计课件
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粉末冶金模具设计
压制时，成形主体的下模冲向上推移粉末，或者 成形台阶的上模冲将粉末和成形台阶的浮动下模 冲向下推移，或者利用组合上模冲将粉末和带内 台阶浮动阴模或芯杆向下推移，把台阶部分的粉 末推到所要求的位置。
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粉末冶金模具设计
•带斜面的第五类压坯
当压坯斜面与垂直方向的夹角超过25°~30°，或 者具有多个斜面和平面时，一般按照斜面和平面的 分界线设计组合下模冲。斜面的装粉高度等于斜面 的压坯平均高度乘以粉末填装系数。
x=(d2-d1)h/d1
或者 y=x/l=100(d2-d1)/d1(k-1)
其中：d2为要求的压坯平均密度；d1为单向压 制的平均密度；h为压坯高度；k为压缩比；l 为装粉高度与压坯高度之差。
2020/11/29
粉末冶金模具设计
非同时双向压制原理为压模结构设计提供了 压坯密度均匀分布的理论基础；也为粉末压 机的设计提供了重要基础，使得多凸轮和凸 轮曲柄粉末压机更好地满足粉末压坯密度均 匀分布的要求。
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粉末冶金模具设计
摩擦压制
在压制过程中，让阴模或芯杆与样品侧面产 生同向相对移动，即运动得更快，借助粉末 与模壁之间的摩擦，带动与阴模或芯杆接触 的粉末层移动，从而可改善沿压坯高度方向 的密度分布均匀性。
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粉末冶金模具设计
2020/11/29
粉末冶金模具设计
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距离，用先压缩高区粉末再同时压缩高低区粉末的
方法，使压坯各横截面上的粉末受到相同的压缩程
度。
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粉末冶金模具设计
2020/11/29
粉末冶金模具设计
如果压坯中间带内、外台阶，除不同横截面需要 设计组合下模冲外，还有根据粉末移动成形法的 要求设计组合上模冲。
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粉末冶金模具设计
•带斜面的第五类压坯
当压坯斜面与垂直方向的夹角超过25°~30°，或 者具有多个斜面和平面时，一般按照斜面和平面的 分界线设计组合下模冲。斜面的装粉高度等于斜面 的压坯平均高度乘以粉末填装系数。
x=(d2-d1)h/d1
或者 y=x/l=100(d2-d1)/d1(k-1)
其中：d2为要求的压坯平均密度；d1为单向压 制的平均密度；h为压坯高度；k为压缩比；l 为装粉高度与压坯高度之差。
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粉末冶金模具设计
非同时双向压制原理为压模结构设计提供了 压坯密度均匀分布的理论基础；也为粉末压 机的设计提供了重要基础，使得多凸轮和凸 轮曲柄粉末压机更好地满足粉末压坯密度均 匀分布的要求。
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粉末冶金模具设计
摩擦压制
在压制过程中，让阴模或芯杆与样品侧面产 生同向相对移动，即运动得更快，借助粉末 与模壁之间的摩擦，带动与阴模或芯杆接触 的粉末层移动，从而可改善沿压坯高度方向 的密度分布均匀性。
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粉末冶金模具设计
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粉末冶金模具设计
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距离，用先压缩高区粉末再同时压缩高低区粉末的
方法，使压坯各横截面上的粉末受到相同的压缩程
度。
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粉末冶金模具设计
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粉末冶金模具设计
如果压坯中间带内、外台阶，除不同横截面需要 设计组合下模冲外，还有根据粉末移动成形法的 要求设计组合上模冲。
粉末冶金模具设计课件
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•压制方式的选择依据
压制方式和方法不同，上、下模冲、芯杆和阴 模相对于粉末压坯的相对运动方向及速度也不 同，从而使外摩擦对压坯密度的均匀分布产生 有害或者有利的影响。
单向压制
S侧max/S=[1-(ρ下/ρ上)m]/μξ=K
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选择原则
•(S侧阴+S侧芯)/S<K或者圆筒形压坯h/T<K/2时， 可采用单向压制；
•(S侧阴+S侧芯)/S>K时，如果(S侧阴+S侧芯)/2< (S侧阴-S侧 芯)，或者圆筒形压坯D内<T，可采用双向压制；
•(S侧阴+S侧芯)/S>K时，如果(S侧阴+S侧芯)/2> (S侧阴-S侧 芯)，或者圆筒形压坯D内>T，可采用摩擦芯杆压 制
当柱状压坯S侧/S<K或者圆柱体压坯高径比 H/D<K/4时，采用单向压制可以满足压坯密 度分布均匀性的要求
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双向压制
S侧max/S=[1-(ρ中/ρ上)m]/μξ=2K
当柱状压坯K<S侧/S<2K，或者圆柱体 K/4<H/D<K/2时，采用双向压制、非同时双 向压制、浮动阴模双向压制或者下拉式压制 可以满足压坯密度分布均匀性要求
b>(a-b)时，采用带斜面的整体下模冲压制；
b<(a-b)时，需要采用组合下模冲来压制。
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粉体成型工艺课件
整、尺寸精确的成型件。
烧成与冷却
烧成
化，形成所需的结构和性能。
冷却
烧成后对成型件进行快速冷却，以获得良好的组 织和性能。
烧成制度
制定合理的烧成制度，包括烧成温度、时间、气 氛等参数，以确保烧成过程顺利进行。
04
粉体成型工艺参数
Chapter
资源循环利用
对废弃粉体材料进行回 收再利用，实现资源循 环利用。
未来市场前景与挑战
市场前景广阔
随着科技的发展和产业升级，粉体成型工艺在新能源、新 材料、高端制造等领域有广泛应用。
技术创新是关键
持续推动粉体成型工艺的技术创新，以满足不断变化的市 场需求。
跨领域合作与协同创新
加强与相关领域的合作与交流，共同推动粉体成型工艺的 发展。
成型过程中的驱动力包括粉体颗 粒间的黏结力、外部施加的压力 等，驱动力的大小和作用方式决
定了制品的结构和性能。
填充与致密化
粉体颗粒在模具内通过流动、重排 、压缩等方式达到填充完全和致密 化。
冷却与脱模
成型后的制品需要经过冷却定型， 然后从模具中脱出。
03
粉体成型工艺流程
Chapter
原料准备与处理
THANKS
感谢观看
粉体成型工艺的应用领域
粉体成型工艺广泛应用于汽车、航空航天、电子、能源等领域。
在汽车领域，粉体成型工艺主要用于生产发动机零件、变速器零件等；在航空航天领域，粉体成型工 艺主要用于制造高性能的轻质材料和结构件；在电子领域，粉体成型工艺主要用于制造电子元件和传 感器等；在能源领域，粉体成型工艺主要用于生产电池电极和燃料电池等。
原料性质的影响
原料的粒度
原料的粒度大小直接影响粉体的流动性、填充性以及成型时的致密度。较细的粒度可以提高粉体的流动性，但过细的 粒度可能导致成型时开裂。
粉末冶金模具设计
3
在低速高单位压制压力条件下，塑性金属粉 末易发生“模瘤”；模具表面质量差、润滑 不良和模温过高，加重模瘤现象。
严重时脱模压力超过压制压力，使得模具拉 伤。
无润滑塑性金属粉末应当避免高压压制
F脱＝μ静P侧剩S侧 P侧剩＝E∑R剩(m2-1)/2R
P侧剩=jξ0ρP
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其中：
∑R剩：卸压后阴模半径上剩余的变形量； j： 剩余侧压强与侧压强之比，决定于模具的刚度；
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摩擦芯杆压制
上模冲强迫芯杆一起向下移动，且芯杆下 移的速度大于粉末下移的速度，因而靠芯 杆与粉末之间的摩擦力带动粉末向下移动。
[(S侧阴-S侧芯)/S]max=[1-(ρ下/ρ上)m]/μξ=K 对于圆筒形压坯的高与壁厚之比：
h/T=K(1+D内/T)/2 摩擦芯杆压制特别适合于大孔薄壁压坯
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•压制方式的选择依据
压制方式和方法不同，上、下模冲、芯杆和阴 模相对于粉末压坯的相对运动方向及速度也不 同，从而使外摩擦对压坯密度的均匀分布产生 有害或者有利的影响。
单向压制
S侧max/S=[1-(ρ下/ρ上)m]/μξ=K
当柱状压坯S侧/S<K或者圆柱体压坯高径比 H/D<K/4时，采用单向压制可以满足压坯密度 分布均匀性的要求
整形区的单位精整压力为
Pc=σ/[1+(S+μQ)/2S2]
在此： σ为单向压缩条件下材料塑性变形的抗 力
通常内胀外精整方式的精整压力几乎只有外箍 内精整方式的十分之一
材料塑性变形抗力与材质、组织和孔隙率密切
第四章粉体挤压成形技术及设备-PPT精品文档
粉体注射成形技术
机械配件
工艺品
链轮.皮带轮.含油轴承.铰 肉机刀盘
不锈钢胡椒磨磨芯
粉体注射成形技术
汽车发动机油泵齿轮
气动电动工具零件 汽车玻璃升降器齿轮
汽车减振器部件
玩具五金配件
粉末冶金结构件
粉体注射成形技术
冰箱和空调压缩机的粉末冶金件(上轴承） 冰箱和空调压缩机的粉末冶金件 机械结构类轴承座连杆凸轮
粉体注射成形技术
（2）按照注射机的外形特征分类
①立式注射成型机： 注射装置和合模装置与地面垂直。 特点：占地面积小，模具折装方便。料斗高，加料不方便，仅适用于 注射量小于60cm3的制品生产。 ②卧式注射机： 注射装置，合模装置均水平排列。 特点：机身低，加料方便，操作维修方便，制品顶出后可自由落下， 易实现自动化。 缺点：占地面积大，模具拆卸比较麻烦。 ③角式注射机： 注射装置与合模装置呈垂直排列。。 特点：介于立式与卧式之间，适用于加工中心部分不允许留有浇口的 制品。 ④转盘式注射机： 将多副模具装在一个可转动的盘上，转盘定时旋转， 使各模具与喷嘴相对注射成型。 特点：生产效率高，特别适用于冷却时间长或安放嵌件费时的制品生产。
粉体注射成形技术
ห้องสมุดไป่ตู้
立式注射机 它的注射装置垂直装设， 并与锁模机构移动方向成 一条轴线。 优点：占地面积小，拆 装模具方便，易于安放嵌 件等。 缺点：塑件推出后需由 人工取出，不易实现全自 动操作。
粉体注射成形技术
粉体注射成形技术
2 、注射机的构造
螺杆式注射机主要由注射、合模、传动、控制四部分组成。 一）注射系统 包括螺杆、料筒、加料加热装置、喷嘴等。 （1）螺杆 注射机螺杆与挤出机螺杆的区别： a、注射机螺杆既能旋转，又能轴向移动，挤出机螺杆仅转 动； b、注射机螺杆的长径比和压缩比都比挤出机小； （2）料筒 注射机的料筒与挤出机的构造和选材相同。
粉末冶金模具设计(1)
当压坯斜面与垂直方向的夹角小于25°~30°时， 可以通过阴模或者芯杆来成形斜面，不需要单独设 置成形斜面的下模冲。
当压坯斜面与垂直方向的夹角超过25°~30°，且 斜面很长时，应该设计组合模冲来成形斜面部分。
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粉末冶金模具设计(1)
•带曲面的第五类压坯
要根据曲面变化分界线设计组合下模冲；装粉高度 等于这部分曲面的压坯平均密度与粉末填装系数之 积。
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粉末冶金模具设计(1)
•精整压力的计算
外箍内的精整： 精整压力Fc=F1+F2+F3
其中：F1为实现轴套纯变形所需要的力；
F2为克服整形区外摩擦所需的力；
F3克服内摩擦所需的力。
精整压力计算公式Fc=Pc (S+μQ)+0.58σαS2
其中：Pc 为精整区的平均单位压力；Q为阴模精 整区的工作面积；σ为精整件的塑性变形抗力
d粉H粉=d1(h+x) ∴x=(d粉H粉-d1h)/d1 第二次压制后：d粉H粉=dh
d粉=d ·h/H粉 x=(d-d1)h/d1; k=H粉/h=(l+h)/h ∴x=(d-d1)l/d1(k-1); y=x/l ·100%
粉末冶金模具设计(1)
压力相等时双向压制与非同时双向压制的效 果相同
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粉末冶金模具设计(1)
•压制方式的选择依据
压制方式和方法不同，上、下模冲、芯杆和阴 模相对于粉末压坯的相对运动方向及速度也不 同，从而使外摩擦对压坯密度的均匀分布产生 有害或者有利的影响。
单向压制
S侧max/S=[1-(ρ下/ρ上)m]/μξ=K
当柱状压坯S侧/S<K或者圆柱体压坯高径比 H/D<K/4时，采用单向压制可以满足压坯密度 分布均匀性的要求
当压坯斜面与垂直方向的夹角超过25°~30°，且 斜面很长时，应该设计组合模冲来成形斜面部分。
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粉末冶金模具设计(1)
•带曲面的第五类压坯
要根据曲面变化分界线设计组合下模冲；装粉高度 等于这部分曲面的压坯平均密度与粉末填装系数之 积。
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粉末冶金模具设计(1)
•精整压力的计算
外箍内的精整： 精整压力Fc=F1+F2+F3
其中：F1为实现轴套纯变形所需要的力；
F2为克服整形区外摩擦所需的力；
F3克服内摩擦所需的力。
精整压力计算公式Fc=Pc (S+μQ)+0.58σαS2
其中：Pc 为精整区的平均单位压力；Q为阴模精 整区的工作面积；σ为精整件的塑性变形抗力
d粉H粉=d1(h+x) ∴x=(d粉H粉-d1h)/d1 第二次压制后：d粉H粉=dh
d粉=d ·h/H粉 x=(d-d1)h/d1; k=H粉/h=(l+h)/h ∴x=(d-d1)l/d1(k-1); y=x/l ·100%
粉末冶金模具设计(1)
压力相等时双向压制与非同时双向压制的效 果相同
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粉末冶金模具设计(1)
•压制方式的选择依据
压制方式和方法不同，上、下模冲、芯杆和阴 模相对于粉末压坯的相对运动方向及速度也不 同，从而使外摩擦对压坯密度的均匀分布产生 有害或者有利的影响。
单向压制
S侧max/S=[1-(ρ下/ρ上)m]/μξ=K
当柱状压坯S侧/S<K或者圆柱体压坯高径比 H/D<K/4时，采用单向压制可以满足压坯密度 分布均匀性的要求
粉体成形模具设计课件
和上下模冲浮动，浮动力可由弹簧、摩擦、气动和液压 产生； • • 3）脱模复位机构。压坯的形状和压机具有的动作决定。 脱模和复位一般由同一结构完成。保证压坯完好，动作 准确可靠，复位准确；
• 4）调节装粉机构。装粉型腔深浅的调节，易操作，能微 调。
•五．成形模具结构设计步 骤
三.粉末成形模结构设计
•表1 成形模具结构分类
•二．成形模具结构设计原
则
• 1)阴模型腔内各个部位都必须可靠地充填以数量精确的粉末； • 2)压坯内的密度分布应尽量均一； • 3) 阴模型腔内各处的粉体应同时进行密实。密实粉体仅只很微量向侧 向移动；
• 4)必须将压坯完好地从成形的模具中脱出； • 5)对模具零件的所有必要的动作都必须进行适当控制，而且必须能以足 够高的精度进行重复；
•2.脱模力计算
• 将压坯从凹模内脱出时所需的力称为脱模力。脱模力与压制压力、粉 末性能、压坯的密度、侧面面积和尺寸，以及压模的润滑剂有关。
• 脱模力按下式计算：
•
F脱=f静p侧剩S侧
•
式中 f静——粉末与模壁静摩擦因数；
•
S侧——粉末与模壁接触面积（mm2）；
•
p侧剩——压制压力除去后压坯侧壁受到的压强，即剩余侧压强(Mpa)
•使用范围 •＞4；
3.烧结
烧结是将粉体成形压坯在低于其基体材料熔点的温度下进行加热 ，粉末颗粒直接产生原子还原、扩散、固溶、化合与熔接、溶解和再 结晶等物理化学过程，致使压坯收缩并强化。Fra bibliotek4.后处理
•二.粉体成形制品结构工艺性 1.压坯形状分类
•柱状、筒状、板状 •带外凸缘或内凸缘
2.压坯形状的工艺性设计
• •4)由压制压力、脱模力、压制脱模行程、工作台面积 及模具特殊动作的需要等，确定采用的压机型号及规 格，并选择合适原模架。
• 4）调节装粉机构。装粉型腔深浅的调节，易操作，能微 调。
•五．成形模具结构设计步 骤
三.粉末成形模结构设计
•表1 成形模具结构分类
•二．成形模具结构设计原
则
• 1)阴模型腔内各个部位都必须可靠地充填以数量精确的粉末； • 2)压坯内的密度分布应尽量均一； • 3) 阴模型腔内各处的粉体应同时进行密实。密实粉体仅只很微量向侧 向移动；
• 4)必须将压坯完好地从成形的模具中脱出； • 5)对模具零件的所有必要的动作都必须进行适当控制，而且必须能以足 够高的精度进行重复；
•2.脱模力计算
• 将压坯从凹模内脱出时所需的力称为脱模力。脱模力与压制压力、粉 末性能、压坯的密度、侧面面积和尺寸，以及压模的润滑剂有关。
• 脱模力按下式计算：
•
F脱=f静p侧剩S侧
•
式中 f静——粉末与模壁静摩擦因数；
•
S侧——粉末与模壁接触面积（mm2）；
•
p侧剩——压制压力除去后压坯侧壁受到的压强，即剩余侧压强(Mpa)
•使用范围 •＞4；
3.烧结
烧结是将粉体成形压坯在低于其基体材料熔点的温度下进行加热 ，粉末颗粒直接产生原子还原、扩散、固溶、化合与熔接、溶解和再 结晶等物理化学过程，致使压坯收缩并强化。Fra bibliotek4.后处理
•二.粉体成形制品结构工艺性 1.压坯形状分类
•柱状、筒状、板状 •带外凸缘或内凸缘
2.压坯形状的工艺性设计
• •4)由压制压力、脱模力、压制脱模行程、工作台面积 及模具特殊动作的需要等，确定采用的压机型号及规 格，并选择合适原模架。
粉体材料成形模具设计
零件几何形状特点、尺寸精度、表面状态
制造成本
分析时要注意挖掘产品隐性要求和特点
27
1、零件使用要求、材质分析
据零件使用、性能要求选择材质 粉末冶金标准材料体系中按使用要求选 择 在熔锻标准材料体系中按使用要求选择， 要注意粉冶材与熔锻材的差异 按特定使用条件要求配制。由于缺乏系
28
常见的粉末冶金材料标准
22
23
24
第二章 压坯设计 压坯设计的依据
（烧结）产品技术要求 产品材质、原料粉末特性 压制成形工艺 制造成本
25
压坯设计包括三方面： 压坯的几何形状、尺寸 压坯的尺寸精度、形位精度
压坯的密度/单重、密度均匀性
26
一、压坯设计前准备工作---零件分析
对产品（烧结产品）分析是压坯、模具 合理正确设计的基础 产品服役条件、性能要求、材质
15
压模设计的步骤
16
压模设计分析示例---TV169齿轮
17
TV169齿轮技术、经济性分析
TV169齿轮商业信息 此产品的需求量较大，要求每天15K保证客户流水装 配线的需求。产品价格可适度承受后加工、后处 理费用 TV169齿轮性能要求 此款产品为车载电视翻屏减速机构后级齿轮，可推 断齿轮的转速较低、受力较大。反映到产品的材 料性能要求：齿部强度较好，但齿轮精度要求不 会特别高
有些复杂零件无法压制成形，可结合粉末 冶金的工艺特点，部分形位后续加工完成 或先分拆成形再组合成品 常用的方法有： 生坯组合的烧结收缩过盈法 装配组合钎焊法 烧结后组合:过盈压入法
41
修改后可 直接压出
不能直接压出
42
43
44
4、模具强度和使用寿命 压制模具工作压力较大，局部位置零 件有过压的可能性。模具设计中要充分 考虑模具零件的耐磨、强度、刚度。对 深窄槽(脱模阻力大、磨损大)、小孔 （芯杆失稳）、倒角(冲头刀口崩缺)， 采取措施
制造成本
分析时要注意挖掘产品隐性要求和特点
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1、零件使用要求、材质分析
据零件使用、性能要求选择材质 粉末冶金标准材料体系中按使用要求选 择 在熔锻标准材料体系中按使用要求选择， 要注意粉冶材与熔锻材的差异 按特定使用条件要求配制。由于缺乏系
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常见的粉末冶金材料标准
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23
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第二章 压坯设计 压坯设计的依据
（烧结）产品技术要求 产品材质、原料粉末特性 压制成形工艺 制造成本
25
压坯设计包括三方面： 压坯的几何形状、尺寸 压坯的尺寸精度、形位精度
压坯的密度/单重、密度均匀性
26
一、压坯设计前准备工作---零件分析
对产品（烧结产品）分析是压坯、模具 合理正确设计的基础 产品服役条件、性能要求、材质
15
压模设计的步骤
16
压模设计分析示例---TV169齿轮
17
TV169齿轮技术、经济性分析
TV169齿轮商业信息 此产品的需求量较大，要求每天15K保证客户流水装 配线的需求。产品价格可适度承受后加工、后处 理费用 TV169齿轮性能要求 此款产品为车载电视翻屏减速机构后级齿轮，可推 断齿轮的转速较低、受力较大。反映到产品的材 料性能要求：齿部强度较好，但齿轮精度要求不 会特别高
有些复杂零件无法压制成形，可结合粉末 冶金的工艺特点，部分形位后续加工完成 或先分拆成形再组合成品 常用的方法有： 生坯组合的烧结收缩过盈法 装配组合钎焊法 烧结后组合:过盈压入法
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修改后可 直接压出
不能直接压出
42
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4、模具强度和使用寿命 压制模具工作压力较大，局部位置零 件有过压的可能性。模具设计中要充分 考虑模具零件的耐磨、强度、刚度。对 深窄槽(脱模阻力大、磨损大)、小孔 （芯杆失稳）、倒角(冲头刀口崩缺)， 采取措施
粉末压制成形模具设计.ppt
式估算：
pc＝Ccρmp
(9)
式中Cc＝0.00725，m＝6.8
而预应力圈的尺寸，必须保证凹模具有最大刚度，设凹模筒内半径为r1， 则有：
当pc≤200MPa时， r2＝2r1,r3＝4r1 当pc＞200MPa时： r3＝(pc/140+0.67)r1,
r2＝(r1 r3) ½
(10a) (10b)
3.模具受力件的强度校核
(1)冲头一般处于压应力状 态，其强度校核式为：
σ＝P/Fmin≤［σ］ (14) 式中:P—金属粉末压制力 Fmin—冲头最小截面积 ［σ］—淬硬钢许用压应力
(2)对支承模座和固定板也需
进行抗压强度校核：
σ＝P/F≤［σ］
(15)
通常，与冲头模座投影面积
相当的中间固定板其厚度可
压制坯的计算，其实质就是根据所加工的粉 末零件，决定压制坯的体积、质量和相关尺寸， 以确定压制凹模型腔的尺寸和检验压制坯的尺寸 精度。
表1金属粉末压制成形坯料计算
计算内容
定义或计算公式
有关说明
压制坯在垂直于压制
压制坯面积Fp(cm2) 方向的平面的投影面
-
积
压制坯体积Vp(cm3)
Vp＝(1+ξ/100)Ve
取5～8mm。
(3)当细长型冲头(多为下冲头)和芯棒的长径比L/d≥3时，还需进行抗弯
强度校核
(a)计算纵向弯曲失稳临界载荷
的长度，等于从冲头固定板到冲头导入凹模部分中间
位置和距离 ;
Jmin—冲头最小截面矩 ;
E—工具钢材料的弹性模量，一般可取E＝2.15×105MPa ;
Pcr—产生纵向失稳的临界载荷 . (b)选取冲头的抗弯安全系数：
粉体成形模具设计课件
粉体成形模具设计课件1. 引言粉体成形工艺是一种使用粉末材料通过压力、温度等外力条件将粉末材料塑造成所需形状的工艺。
在粉体成形过程中，模具的设计起到关键作用，直接影响成品的质量和制造效率。
本课件将介绍粉体成形模具设计的基本原理和注意事项。
2. 粉体成形模具的分类根据粉体成形工艺的特点和要求，粉体成形模具可以分为压制模具、注射模具、挤压模具等。
各种模具在设计上有一些共性，但也有一些独特的要求。
2.1 压制模具设计要点压制模具用于将粉末材料在一定温度和压力下压制成形。
其设计要点包括： - 模具结构设计：模具应具有足够的刚性和稳定性，以承受高压下的冲击力和变形力，并保证成品的形状和尺寸精度。
- 凸模和凹模设计：凸模应具有充分的刚性和耐磨性，凹模则需考虑排料和顶出等因素。
- 压头设计：压头应根据成品形状的复杂程度和压制力的大小进行合理设计。
2.2 注射模具设计要点注射模具用于将粉末材料注入到模腔中，通过压力和温度使其固化成形。
其设计要点包括： - 模具结构设计：注射模具应具有较高的刚性和耐磨性，以承受注射时的压力和冲击力。
- 模腔设计：模腔应根据产品的形状和尺寸合理设计，以确保成品的几何形状和尺寸精度。
- 引导系统设计：引导系统用于将粉末材料引导到模腔中，其设计要考虑粉末流动性和材料浇注的均匀性等因素。
2.3 挤压模具设计要点挤压模具用于将粉末材料在挤压机内通过挤压头挤出，并在模具中固化成形。
其设计要点包括：- 模具结构设计：挤压模具要求具有足够的刚性和稳定性，以承受挤压时的冲击力和变形力。
- 模腔设计：模腔应根据挤压头和产品的形状合理设计，以确保挤压成品的形状和尺寸精度。
- 冷却系统设计：冷却系统用于快速降低模具温度，以便加快成品的固化速度和提高生产效率。
3. 粉体成形模具设计步骤粉体成形模具设计一般包括以下几个步骤：3.1 确定产品形状和尺寸根据产品的要求和实际应用，确定所需的形状和尺寸。
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二.压机参数的确定
1.压制压力计算： 压制时，压制压力的主要消耗有静压力和外摩擦力两部分。
（1）静压力F1
当压坯各处的压力和密度均匀分布，并且不考虑粉档与模壁之间 的摩擦阻力模具变形阻力时，粉末体本身变形和致密所需要的力。
（2）外摩擦力F2 用来克服粉末颗粒与模壁之间的摩擦力即为压力损失，称
为外摩擦力。 压制过程中的总压力F总为： F总=F1+F2 也可按下式计算： F总=pS
常见的粉体成形模压制和脱模方式有如下几种，可根据制品 外径D、高度h和壁厚 的比例，结合生产时间条件进行选择。
序号 压制方式 脱模方式
装粉方式
使用范围
1 单向压制 推出式 落入法或吸入法 h / 3；h / D 1
序号 压制方式 脱模方式
装粉方式
使用范围
2 双向压制 推出式 落入法或吸入法 h / ＞ 3；h / D＞ 11
采用粉体成形方法制造的零件，无需或只需少量的切削加工。
一.粉体成形制坯成形方法和特点
1.制粉和粉末的混合：
（1）粉末的制造方法通常分两大类：物理化学法和机械粉碎法。 传统的粉体制备工艺就是机械破碎法，生产量大，成本低，但杂质混入 不可避免。 随着先进陶瓷的发展，各种反应合成法得以应用，优点是纯度高、粒度 小、成分均匀，但成本高。
脱模
装粉
压制
压制装粉Leabharlann 脱模装粉压制
脱模
2.压机分类：
按传统机构可分为：液压式压机和机械式压机两类。 按模具操作方式可分为：下模冲固定式压机、凹模固定式压机和上 模冲固定式压机三大类。 按模冲动作方式可分为：上模冲单向压制压机、下模冲单向压制压 机、双向压制压机、多模冲压制压机和模冲回转压制压机等五大类。 在选用时，要考虑的因素主要有压制压力、脱模压力、工作台面尺 寸和行程等因素。
1-
p
， 为压坯泊松比；
S侧——粉末与模壁接触面积（mm2）。
正常压制时，摩擦力F2占总压力F总的比例不得大于20%， 否则压坯密度不均匀性会变得较严重。
2.脱模力计算
将压坯从凹模内脱出时所需的力称为脱模力。脱模力与压制压力、粉 末性能、压坯的密度、侧面面积和尺寸，以及压模的润滑剂有关。
（2）粉末的混合：是指将粉末及添加剂等混合及其他预处理，如掺加 成形剂、增塑剂制粒、烘干、过筛等。
2.压制成形
压制成形是将粉末或混合料装入粉体成形模（简称压模） 内，在模冲压力的作用下，对粉末施加压力，再卸压脱模， 从而得到具有一定尺寸、形状、密度和强度的压坯。
压制过程包括称粉、装粉、压制和脱模等。
课程设计目的: 通过《粉体成形模具课程设计》初步掌握 粉体压制工艺设计和模具结构设计的方法和步骤。把已学 的各门专业课程基础理论综合的应用在模具的计算过程中 去。培养分析问题、解决问题的能力。
设计内容、技术条件和要求: 设计完成制件冲压工序中老师指定的某套模具；确定模具 结构方案，工作部分零件设计，卸料零件设计，推（顶） 件零件的设计，定位零件的设计，连接零件的设计；画模 具总装图， 画模具零件图；编制模具设计说明书。
（2）压坯的位置精度
常见的粉末制品的位置精度有同轴度、平行度、垂直度和径 向跳动度等。
4.压坯密度设计
粉末制品密度可分为四类。
第二节 压机的选用
一.压机的基本结构和分类 1.基本结构：
粉末成形压机一般应满足如下要求：压制力（上模冲装置）、 送料系统（装料机构）、成形和脱出行程、脱出力（下模冲及芯 棒动作装置）等因素对设备的要求。
在压制过程中，粉末几乎不产生横向移动，应避免粉末制品的壁 厚过小、壁厚急剧变化和尖角等。
（2）压坯形状应便于压制
一般压制成型都是沿压坯的轴向进行的，制品中的孔、槽、 螺纹和倒锥，通常是不能压制成形的。
3.压模精度设计
（1）压模的尺寸精度
压模径向尺寸主要受模具尺寸精度的影响；轴向尺寸主要受 压机动作、压机本身精度、装粉精度的影响。大致可分为粗、 中、精三级。
油缸推动下模冲，把制件推出阴模。
序号 压制方式 脱模方式
装粉方式
使用范围
3 浮动压制 推出式 落入法或吸入法 h / ＞43；h / D 2
拉动中间带弹簧的拉杆，阴模向下运动，制件被架在垫 板上的下模冲推出。
序号 压制方式 脱模方式 4 浮动压制 拉下式
装粉方式 零腔装粉法
使用范围
h / ＞43；h / D 2
第一章 粉体成形工艺
粉体成形工艺有如下特点：
1.可制取多组元材料: 采用混料方法，材料成分均匀，烧结温度低于熔炼温度，集体金属 不融化，防止了密度偏析。
2.可制取多孔材料: 通过控制粉末粒度和颗粒形状、成形压力及烧结工艺，可获得预定 的孔隙大小及孔隙度的多孔材料。
3.是一种精密的少、无切削加工方法:
式中 p——单位压制压力（Mpa）；陶瓷粉的成型压力一般不到 200MPa,而金属粉的成型压力有的高达600-800MPa
S——压坯受压的横截面积（mm2）。
（2）外摩擦力F2
压坯压制时模壁摩擦力可按下式计算： F2=f动p侧S侧
式中
f侧——粉末与模壁的摩擦因数； p侧——单位压制压力（Mpa），p侧 =
时间进度安排 1）模具结构设计 2.5天 2）模具零件设计 2天 4）画模具总装图 2天 5）画模具零件图 2天 6）编制设计说明书 1天
参考资料
1、印红羽主编。粉末冶金模具设计手册(第2 版)，机械工业出版社，2002年出版
2、熊春林。粉体材料成形设备与模具设计， 化工工业出版社 ，2007年出版
（1）称粉:
为了保证压坯有一定的密度需要粉末质量一定，这个粉末质量称为 压坯的质量。
1）容积法
在自动或半自动压机上采用容积法称粉，靠凹模型腔容积来确定
装粉量：
m V凹粉
2）质量法 手工用天平称量：
m V坯坯K
（2）装粉
装粉对压坯的尺寸、密度均匀性、同轴度和形状的完 整等有直接影响。
（3）压制和脱模
3.烧结
烧结是将粉体成形压坯在低于其基体材料熔点的温度下进行加热， 粉末颗粒直接产生原子还原、扩散、固溶、化合与熔接、溶解和再结 晶等物理化学过程，致使压坯收缩并强化。
4.后处理
二.粉体成形制品结构工艺性 1.压坯形状分类
柱状、筒状、板状 带外凸缘或内凸缘
2.压坯形状的工艺性设计
压坯形状设计时应考虑以下几个方面： （1）使粉末均匀充满模膛的各个部分
1.压制压力计算： 压制时，压制压力的主要消耗有静压力和外摩擦力两部分。
（1）静压力F1
当压坯各处的压力和密度均匀分布，并且不考虑粉档与模壁之间 的摩擦阻力模具变形阻力时，粉末体本身变形和致密所需要的力。
（2）外摩擦力F2 用来克服粉末颗粒与模壁之间的摩擦力即为压力损失，称
为外摩擦力。 压制过程中的总压力F总为： F总=F1+F2 也可按下式计算： F总=pS
常见的粉体成形模压制和脱模方式有如下几种，可根据制品 外径D、高度h和壁厚 的比例，结合生产时间条件进行选择。
序号 压制方式 脱模方式
装粉方式
使用范围
1 单向压制 推出式 落入法或吸入法 h / 3；h / D 1
序号 压制方式 脱模方式
装粉方式
使用范围
2 双向压制 推出式 落入法或吸入法 h / ＞ 3；h / D＞ 11
采用粉体成形方法制造的零件，无需或只需少量的切削加工。
一.粉体成形制坯成形方法和特点
1.制粉和粉末的混合：
（1）粉末的制造方法通常分两大类：物理化学法和机械粉碎法。 传统的粉体制备工艺就是机械破碎法，生产量大，成本低，但杂质混入 不可避免。 随着先进陶瓷的发展，各种反应合成法得以应用，优点是纯度高、粒度 小、成分均匀，但成本高。
脱模
装粉
压制
压制装粉Leabharlann 脱模装粉压制
脱模
2.压机分类：
按传统机构可分为：液压式压机和机械式压机两类。 按模具操作方式可分为：下模冲固定式压机、凹模固定式压机和上 模冲固定式压机三大类。 按模冲动作方式可分为：上模冲单向压制压机、下模冲单向压制压 机、双向压制压机、多模冲压制压机和模冲回转压制压机等五大类。 在选用时，要考虑的因素主要有压制压力、脱模压力、工作台面尺 寸和行程等因素。
1-
p
， 为压坯泊松比；
S侧——粉末与模壁接触面积（mm2）。
正常压制时，摩擦力F2占总压力F总的比例不得大于20%， 否则压坯密度不均匀性会变得较严重。
2.脱模力计算
将压坯从凹模内脱出时所需的力称为脱模力。脱模力与压制压力、粉 末性能、压坯的密度、侧面面积和尺寸，以及压模的润滑剂有关。
（2）粉末的混合：是指将粉末及添加剂等混合及其他预处理，如掺加 成形剂、增塑剂制粒、烘干、过筛等。
2.压制成形
压制成形是将粉末或混合料装入粉体成形模（简称压模） 内，在模冲压力的作用下，对粉末施加压力，再卸压脱模， 从而得到具有一定尺寸、形状、密度和强度的压坯。
压制过程包括称粉、装粉、压制和脱模等。
课程设计目的: 通过《粉体成形模具课程设计》初步掌握 粉体压制工艺设计和模具结构设计的方法和步骤。把已学 的各门专业课程基础理论综合的应用在模具的计算过程中 去。培养分析问题、解决问题的能力。
设计内容、技术条件和要求: 设计完成制件冲压工序中老师指定的某套模具；确定模具 结构方案，工作部分零件设计，卸料零件设计，推（顶） 件零件的设计，定位零件的设计，连接零件的设计；画模 具总装图， 画模具零件图；编制模具设计说明书。
（2）压坯的位置精度
常见的粉末制品的位置精度有同轴度、平行度、垂直度和径 向跳动度等。
4.压坯密度设计
粉末制品密度可分为四类。
第二节 压机的选用
一.压机的基本结构和分类 1.基本结构：
粉末成形压机一般应满足如下要求：压制力（上模冲装置）、 送料系统（装料机构）、成形和脱出行程、脱出力（下模冲及芯 棒动作装置）等因素对设备的要求。
在压制过程中，粉末几乎不产生横向移动，应避免粉末制品的壁 厚过小、壁厚急剧变化和尖角等。
（2）压坯形状应便于压制
一般压制成型都是沿压坯的轴向进行的，制品中的孔、槽、 螺纹和倒锥，通常是不能压制成形的。
3.压模精度设计
（1）压模的尺寸精度
压模径向尺寸主要受模具尺寸精度的影响；轴向尺寸主要受 压机动作、压机本身精度、装粉精度的影响。大致可分为粗、 中、精三级。
油缸推动下模冲，把制件推出阴模。
序号 压制方式 脱模方式
装粉方式
使用范围
3 浮动压制 推出式 落入法或吸入法 h / ＞43；h / D 2
拉动中间带弹簧的拉杆，阴模向下运动，制件被架在垫 板上的下模冲推出。
序号 压制方式 脱模方式 4 浮动压制 拉下式
装粉方式 零腔装粉法
使用范围
h / ＞43；h / D 2
第一章 粉体成形工艺
粉体成形工艺有如下特点：
1.可制取多组元材料: 采用混料方法，材料成分均匀，烧结温度低于熔炼温度，集体金属 不融化，防止了密度偏析。
2.可制取多孔材料: 通过控制粉末粒度和颗粒形状、成形压力及烧结工艺，可获得预定 的孔隙大小及孔隙度的多孔材料。
3.是一种精密的少、无切削加工方法:
式中 p——单位压制压力（Mpa）；陶瓷粉的成型压力一般不到 200MPa,而金属粉的成型压力有的高达600-800MPa
S——压坯受压的横截面积（mm2）。
（2）外摩擦力F2
压坯压制时模壁摩擦力可按下式计算： F2=f动p侧S侧
式中
f侧——粉末与模壁的摩擦因数； p侧——单位压制压力（Mpa），p侧 =
时间进度安排 1）模具结构设计 2.5天 2）模具零件设计 2天 4）画模具总装图 2天 5）画模具零件图 2天 6）编制设计说明书 1天
参考资料
1、印红羽主编。粉末冶金模具设计手册(第2 版)，机械工业出版社，2002年出版
2、熊春林。粉体材料成形设备与模具设计， 化工工业出版社 ，2007年出版
（1）称粉:
为了保证压坯有一定的密度需要粉末质量一定，这个粉末质量称为 压坯的质量。
1）容积法
在自动或半自动压机上采用容积法称粉，靠凹模型腔容积来确定
装粉量：
m V凹粉
2）质量法 手工用天平称量：
m V坯坯K
（2）装粉
装粉对压坯的尺寸、密度均匀性、同轴度和形状的完 整等有直接影响。
（3）压制和脱模
3.烧结
烧结是将粉体成形压坯在低于其基体材料熔点的温度下进行加热， 粉末颗粒直接产生原子还原、扩散、固溶、化合与熔接、溶解和再结 晶等物理化学过程，致使压坯收缩并强化。
4.后处理
二.粉体成形制品结构工艺性 1.压坯形状分类
柱状、筒状、板状 带外凸缘或内凸缘
2.压坯形状的工艺性设计
压坯形状设计时应考虑以下几个方面： （1）使粉末均匀充满模膛的各个部分