粉末冶金模具
粉末冶金模具设计
2020/11/29
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。
2020/11/29
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
2020/11/29
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。
粉末冶金模具及设计介绍
45°
30°
模具耐用设计
1.内外有效段不一样长，有效提高模 具强度； 2.尽可能的内有效段小于外有效段， 节省成本； 3.逃气孔尽可能向上开到根部，提高 强度避免粉末喷出，上二零件不开逃 气孔，在上二冲底部磨小缺口跑气； 4.尽可能大的R弧或斜角过渡，且光 洁度尽可能高，避免应力集中； 5.尽可能小的底座，防止垫片受力时 挠曲导致底座受力后折断； 6.底座倒5°角，防止垫片挠曲，模 冲受力面外移引起模具断裂
模具设计
1.根据产品外形和尺寸、强度要求，制定产品的工艺 流程。 2.计算和设计所需的成形和整形的机台和成形结构。 3.根据产品材质要求，选择成形原料。 4.根据原料变化率和整形、切削余量，设计模具结构 与尺寸。 5.依照成形方式，画出装配图。 6.画出模具各零件图。 7.设计各测量和装模治具。
3V
ห้องสมุดไป่ตู้淬火
HRC61~63 550
9V MH85 ASP23 ASP60 WC
淬火 淬火 淬火
HRC57-59
600
HRC58~60 800 HRC61~63 650 HRC66~69 700
一胜百晶粒特细PM高速工具钢， 成形上下冲，芯棒， 热处理稳定性好，高耐磨损高 适用温压 韧性 一胜百ASP23改进型，替代易崩 适用斜齿轮或台阶中 角的WC，高耐磨损高韧性 模（用40Cr包套）
上下冲特别是长零件温压零件的上下3v淬火hrc6163550美国cpm粉末钢超级的尺寸稳定性可磨削性和韧性替代高合金钢可解决崩角问题成形上下冲特别是9v淬火hrc5759600美国cpm粉末钢超级的尺寸稳定性可磨削性韧性比3v更高可解决崩角问题mh85淬火hrc5860800大同高速钢高耐磨损高韧性齿形下一冲强制用料温压不可用asp23淬火hrc6163650一胜百晶粒特细pm高速工具钢热处理稳定性好高耐磨损高韧性成形上下冲芯棒适用温压asp60淬火hrc6669700一胜百asp23改进型替代易崩角的wc高耐磨损高韧性适用斜齿轮或台阶中模用40cr包套wchra91yg6hra89yg8hra87yg15国600进口1000g代表钴含量越高韧性越好耐磨性也较差一般采用超微粒春宝国产稍差常用模具材料热处理工艺牌号使用硬度热处理温度保温时回火时间温度冷却方式sldhrc5759hrc60611030125分钟3小时220160风v4hrc5657hrc60611130125分钟3小时220160风skh9hrc5759hrc6061119035分钟3小时605580风cr12hrc4550960100分钟3小时530风40crhrc4550860100分钟3小时450风1
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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粉末冶金高速钢模具工艺流程
粉末冶金高速钢模具工艺流程
1.原材料制备：粉末冶金高速钢模具材料的原料包括金属粉末和其他添加剂。
金属粉末一般由高速钢的主要成分，如铁、碳、铬、钼、钴等金属制成。
其他添加剂可能包括增强剂、增湿剂等。
2.粉末混合：将金属粉末和其他添加剂按一定比例混合均匀，可以采用机械搅拌或者其他方法进行混合。
3.压制成型：将混合好的粉末放入模具中进行冷压成型，一般采用注射成型、压制成型等方法。
冷压成型可以使粉末呈固态状态，便于后续烧结。
4.烧结：将冷压成型的模具进行烧结，提高模具的密实度和强度。
烧结一般在高温下进行，使金属粉末颗粒相互连结成型。
5.热处理：对烧结好的模具进行热处理，改善其力学性能。
热处理可以包括淬火、回火等工艺，使模具达到适应工作环境的要求。
6.加工：热处理后的模具可以进行粗加工和精加工。
粗加工可以包括车削、铣削等工艺，将模具的形状和尺寸加工到接近最终要求。
精加工可以包括打磨、抛光等工艺，提高模具的表面质量。
粉末冶金模具设计(1)
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
粉末模具的优缺点
粉末模具的优缺点
粉末冶金技术作为一种先进的加工方式，日益受到人们的关注与青睐。
而在粉末冶金过程中，粉末模具作为关键的一环，扮演着至关重要的角色。
本文将围绕粉末模具的优缺点展开探讨。
优点
1.复杂形状制造能力强：粉末模具具有高度可塑性，能够轻松制造出各种复杂形状
的零部件，包括中空结构和内部通道等。
2.精度高：粉末模具在制造过程中能够达到高精度的要求，保证产品尺寸的稳定性
和一致性。
3.材料利用率高：由于采用了粉末冶金技术，粉末模具制造的产品可以最大限度地
减少材料的浪费，有利于资源的节约和环保。
4.生产效率高：相比传统制造方式，粉末模具制造过程简化了很多步骤，可以大大
提高生产效率，节约时间和成本。
缺点
1.初期投入较大：粉末模具的制造设备需要较高的投资，对于小型企业或初创公司
来说可能承担不起。
2.表面处理要求高：粉末模具制造的产品通常需要进行表面处理，以提高产品的耐
腐蚀性和外观质量。
3.依赖原材料品质：粉末模具制造过程中对原材料的品质要求较高，一旦原料品质
不达标，可能会影响产品的质量和性能。
4.模具耐用性较差：粉末模具在使用过程中易受磨损，特别是在高温高压环境下，
需要经常更换和维护，增加了生产成本。
综上所述，粉末模具作为粉末冶金技术中不可或缺的一环，具有制作复杂形状、高精度、高材料利用率和高生产效率等优点，同时也存在初期投入大、表面处理要求高、依赖原材料品质和模具耐用性差等缺点。
尽管存在这些缺点，但随着技术的不断发展和完善，相信粉末模具在制造领域的应用前景将会更加广阔。
1。
粉末冶金模安全操作保养规程
粉末冶金模安全操作保养规程粉末冶金模具是现代制造业中广泛应用的一种高精度、高复杂度模具。
在使用过程中需要特别注意安全操作和规范保养，以确保模具的长期稳定运行和生产质量的稳定性。
安全操作规程1.操作前必须配备相应防护装备，如安全眼镜、手套、防护面罩、防护服等。
不得穿戴过于宽松、易施绊跌、易挂扯的衣物或首饰等物品。
2.在使用过程中严禁离开设备，特别是在运转中。
如必须暂时离开，必须将设备关闭。
3.负责操作的人员必须熟悉设备的构造和原理，并严格按照使用手册操作。
4.禁止随意拆装、更换设备的零部件，必须由专业人员操作。
5.在设备损坏或发生故障时，必须立即停机并报修，不得私自修理或抢修。
6.严格遵守电气安全规定，如电源、线路等严禁私自改动。
7.禁止使用高温水或腐蚀性物质清洗设备外表面。
8.定期进行设备检查和维护，确保设备的正常运行和安全使用。
保养规程1.使用之前，必须将模具表面清除干净，去除杂质和油污，避免对设备造成影响。
2.设备运行结束后，将模具表面清洗干净，并擦拭干燥，避免产生腐蚀。
3.不得用金属器械或硬物撞击、碰撞模具，以免造成损坏。
4.不得在模具表面直接使用力量或锐物刮擦，以免产生痕迹或划伤。
5.定期进行润滑保养，确保模具表面的光洁度和精度。
6.对于长期未使用的模具，必须要做到定期检查和保养，防止锈蚀或影响使用。
7.在使用期间，如发现模具出现缺陷或异常，应及时通知相关负责人员，并对模具进行更换或修理。
8.不得在未经允许或专业人员指导的情况下私自拆卸模具的零部件。
总结粉末冶金模具是一种高的复杂度模具，在生产过程中持续地加强安全操作和规范保养是非常必要的。
针对不同的模具设备，工人们应该严格按照规程操作，保证自己的安全，提高工作效率和生产质量。
没有严谨的操作流程，任何一项操作都可能导致设备失效，带来严重的后果。
因此，这些规程都有助于我们更好地保障粉末冶金模具的使用和运维。
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5 - 012
模具學
5-2 擠製加工模具
【 5-04 】
擠製加工：
將金屬胚料放置在擠製沖模，在再 結晶溫度下，藉沖頭的壓力對胚料 施行單方向或兩方向加壓，迫使材 料從沖模的間隙流出塑性加工法。 此種加工方式成功與否決定於產品 設計，擠製材料選擇及潤滑方式， 模具設計及熱處理條件等。
5 - 003
模具學
5-1 粉末冶金模具
【 5-02 】
粉末冶金模具製造零件： 軸承：一般以自潤軸承為主，可滲 石墨或滲油。 精密機械或儀器零組件。 過濾器：過濾氣體或液體零組件。 磁性零件：軟磁或硬磁材料用。
5 - 004
模具學
5-1 粉末冶金模具
【 5-02 】
粉末冶金： 粉末冶金模具壓製後燒結成型零件。 精密度高。 純度高。 可大量生產。 減少機械切削加工。 節省材料浪費降低成本。。 當前機械加工較先進加工。
【 5-07 】
5 - 029
模具學
5-3 模具概論
【 5-08 】
多次拉伸：
多次拉伸指拉伸時製品連續地通過 兩個或兩個以上的模孔，一般用於 大量生產線材。
多次拉伸加工率大，拉伸速度快， 自動化為主。多次拉伸可以依金屬 線材的轉動速度與拉伸絞盤圓周速 度之間的關係，分為滑動的連續式 多次拉伸、無滑動的連續式多次拉 伸和無滑動的積蓄式多次拉伸兩種。
【 5-07 】
棒、線材拉伸方法
一次拉伸：
一次拉伸是指拉伸時製品只通過一 個模孔，一般用於生產棒材和粗線 材。
一次拉伸的道次加工率大，操作較 簡單，但它拉出的製品較短，生產 效率低。
5 - 027
模具學
圖5.10 複合擠製過程
【 5-07 】
5 - 028
模具學
圖5.11 拉伸過程示意圖
圖5.12 多次拉伸過程示意圖
第 5 章 特殊模具
5.1 粉末冶金模具 5.2 擠製加工模具 5.3 抽線模具 5.4 鍛造模具 5.5 精密下料模具 5.6 連續沖模 5.7 其他模具
5-1 粉末冶金模具
【 5-02 】
粉末冶金：
是指將混合完成金屬粉末或合金粉 末放入模具內，並行高壓成型，經 燒結後製成所使用的模具要求形狀 及尺寸的成品。
5 - 014
模具學
5-2 擠製加工模具
【 5-04 】
優點： 材料加工硬化，製品強度會提高。 屬冷壓加工，金屬表面不會氧化， 不會產生氧化膜。 製品表面光度佳、尺寸精密度高。 擠製成品組織更密緻。
5 - 015
模具學
5-2 擠製加工模具
【 5-04 】
缺點：
金屬變形扺抗力大，擠壓模易磨耗 及破裂。
5 - 009
模具學
圖5.2 直齒輪粉末冶金壓模
【 5-03 】
5 - 010
模具學
圖5.3 凹模高度計算
【 5-03 】
5 - 011
模具學
5-1 粉末冶金模具
【 5-04 】
模具不同壓製方式：
需要凹模、模心、上及下凸模採用 浮動裝置，其浮力可由彈簧、氣液 壓產生，在模具設計上不可忽視。
模具脫模歸位機構：
5 - 005
模具學
5-1 粉末冶金模具
【 5-02 】
粉末冶金模具：
手動成型模。
自動成型模：
單向實體壓製模結構。主要用於壓 製較小之零件，模具先利用裝料斗， 裝入粉末。
壓製截面較小，不容易控制壓力， 模具採用定位塊定位。
5 - 006
模具學
圖5.1 實體單向壓製手動模
【 5-02 】
5 - 007
模具學
圖5.7 向前擠製過程
【 5-06 】
5 - 022
模具學
圖5.8 圓柱向前擠製沖模
【 5-06 】
5 - 023
模具學
圖5.9 中空體向前擠製沖模
【 5-06 】
5 - 024
模具學
5-2 擠製加工模具
【 5-07 】
複合擠製加工：
材料流動沿前後兩方向同時進行， 此種擠製乃為向前及向後擠製的組 合。
5 - 013
模具學
5-2 擠製加工模具
【 5-04 】
擠製加工需要很高平均壓力，圓筒 製品擠製時，側壁上如有任何不對 稱缺陷會誘生側向壓力，使沖頭產 生偏向，因此圓筒內側壁肋條或其 他部份在設計上皆需對稱。
位於圓筒底面內側或外側突出面凹 陷凸窩，如有不對稱佈置，會影響 不規則性金屬流動，會迫使沖頭趨 於偏向。
5 - 025
模具學
5-3 模具概論
【 5-07 】
抽線模：
拉伸方式對金屬胚料施以拉力，使 通過模孔，以獲得與模孔尺寸、形 狀相同並具有一定性能、狀態製品 塑性加工方法。
拉伸過程是在常溫狀態下進行，但 對於在常溫下強度高、塑性差的金 屬，如鈹、鎢、鎂等，則常採用高 溫拉伸。
5 - 026
模具學
5-3 模具概論
模具學
5-1 粉末冶金模具
【 5-03 】
粉末冶金模具特點：
模穴尺寸確定，粉末冶金模具模穴 徑向尺寸，對於需要整形工件，應 先計算整形模尺寸，後計算成形模 尺寸，對於不需要整形的工件，可 直接計算成型模穴尺寸。
5 - 008
模具學
5-1 粉末冶金模具
【 5-03 】
凹模材料要求： 使用碳素工具鋼、高速鋼、合金工 具鋼及硬質合金。 其鋼熱處理硬度HRC 60～63。 工作表面粗糙度RA 0.6～0.16。 模心及凸模材料： 其鋼熱處理硬度HRC 56～60。 工作表面粗糙度RA 0.6～0.16。
金屬變形量有限制、加工量大時， 擠壓次數勢必增多。
5 - 016
模具學
圖5.4 擠伸加工產品的設計
【 5-04 】
5 - 017
模具學
5-2 擠製加工模具
【 5-05 】
擠製加工種類：
向後擠製：
將金屬胚料放置在擠製模中，然後 沖頭對胚料施加壓力，迫使材料向 沖頭相反的方向流動，此種加工方 式稱為向後擠製加工， 常見的如鋁 製的牙膏或水彩、錫罐加工方式。5-08 】
型材拉伸方法：
拉伸方法可以生產許多簡單斷面形 狀型材，如三角形、方形、矩形、 六角形、梯形、橢圓形、工字形以 及其他形狀較為複雜對稱或非對稱 形狀型材等。
型材拉伸關鍵在於選擇原始胚料形 狀和尺寸，所選擇胚料形狀與成品 形狀相似，則拉伸過程可較順利地 進行，而且製品不均勻變形減少。
5 - 018
模具學
圖5.5 向後擠製加工過程
【 5-05 】
5 - 019
模具學
圖5.6 牙膏筒衝擊擠製過程
【 5-05 】
5 - 020
模具學
5-2 擠製加工模具
【 5-06 】
向前擠製：
將金屬胚料放置在擠製模中，然後 沖頭對胚料施加壓力，迫使材料沿 著沖頭運動方向，擠製加工方式。
5 - 021