粉末冶金及模具设计 完整版
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。
2020/11/29
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。
2020/11/29
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
粉末冶金材料模具设计
设计说明书1、工艺流程本产品属于亚共析钢合金(Fe-0.6C/60钢)，其具体生产工艺流程如下：Fe矿石→还原熔化（去脉石、杂质和氧）→氧化精炼（脱C、Si、P等）→球磨→铁粉+C粉+适量硬脂酸锌2、压坯设计2.1产品零件分析该产品采用Fe-0.6C（60钢），属于铁基制品，其制品密度依靠较高的压坯密度来达到，因此，在压制成形时需要采用较高的单位压力（一般在400-500MPa）。
由于该产品零件形状比较简单，带一个外台阶，采用简单的单上双下模冲即可成形，并使其密度分布均匀。
有配合、定位、相对运动要求的零部件，产品尺寸精度和形位精度及表面粗糙度要求较高，因此，该产品的的尺寸精度定义为IT8、形位精度如图所示为7级，表面粗糙度精度要求为7级。
2.2压坯精度设计由模具设计任务书的零件成品图可得知该产品压坯同轴度需控制在0.08mm，相当于IT10级；压坯垂直度控制为0.1mm，相当于IT11级；压坯侧面平行度为0.15mm，相当于IT12级。
2.3压坯密度和单重的确定由于已知压坯密度ρ=6.6g/cm3，因此压坯单重W=ρ×V ，由成品图给数据计算其压坯体V=h×S,算的V=166.8cm3 ，所以求的压坯单重W=6.6×166.8=1100.8g。
3、压机与压制方式选择3.1压机压力选择铁基制品一般采用固相烧结，其制品密度除了依靠烧结温度、保温时间之外，在一定程度上还依靠较高的压坯密度来达到，因此该产品采用500MPa的单位压力。
根据任务书要求，截面积S=74.0cm2 ，所以F=P×S=5×74=370t脱模压力，根据实际生产经验，铁基压坯的脱模压力P脱模≈0.13P=0.13×500MPa=65MPa3.2压制类型的选择年生产量为50万件，假设每年的工作时间为300天，每天工作时间为8小时，则p=500000/300/8/60=3.47=4件/min，所以选择自动压制。
粉末冶金：钢压模具设计
好的材料 ➢ 高密度、高精度件用耐磨性好的材料 ➢ 整形模用耐磨性好的材料
绘制模具装配图和零件图
➢ 绘制模具装配图和零件图 ➢ 标注尺寸偏差和形位公差 ➢ 标注其他加工要求
绘制模具装配图和零件图
模具示例
模具示例
设计模具结构
根据制品图纸设计坯件，选择压机和压制方式，设计 模具结构草图 ➢ 从生产工艺、压制成形和经济成本方面分析制品图纸 及技术要求，看是否适于用粉末冶金方法生产 ➢ 根据制品图纸及技术要求和粉末冶金生产工艺的特点， 设计坯件的几何形状、精度和密度 ➢ 为了使制品适于压制成形，或为了简化模具结构，常 对制品形状进行修改，设计出适合于压制的压坯 ➢ 在设计坯件形状的同时要确定压制方向，然后根据压 坯的形状、高径比、生产批量和压机来选择压制方式、 压模结构类型
粉末成形模具分类
➢ 压模、精整模、复压模、锻模、挤压模、 热压模、等静压模、粉浆浇注模、松装 烧结模
➢ 钢模、硬质合金模、石墨模、塑料橡皮 模和石膏模
钢压模具结构
钢压模具一般由 阴模、模冲、芯棒 组成
钢压模具结构
１—模柄 ２,９—法兰圈 ３—上模冲 ４—模套 ５—阴模 ６—模座 ７—弹簧 ８—下模冲 10—下模冲座 11—压垫 12—下模板 13—顶杆 14—顶板
➢ 制品生产工艺流程及工艺参数：粉末混合料成分、杜 装密度、流动性、压制性、单位压制压力、压坯密度、 压缩比、弹性后效、烧结收缩率、精整余量、机加工 余量、复压装模间隙和压下率等
➢ 压机类型及主要技术参数：公称压力、脱模压力、压 机行程、每分钟压制次数、工作台面积、压机自动化 程度和安全保险装置等
粉末冶金模具设计说明书样板
粉末冶金模具设计说明书样板粉末冶金模具设计说明书1、引言本文档旨在提供粉末冶金模具设计的详细说明，包括设计目的、设计原则、设计流程以及设计结果等内容。
2、设计目的本次设计旨在开发一种可用于粉末冶金工艺的模具，以满足客户对于产品质量、生产效率和成本控制等方面的要求。
3、设计原则在模具设计过程中，应遵循以下原则：3.1 精确度和稳定性原则：模具应具备高度的精确度和稳定性，以确保产品的质量和尺寸的一致性。
3.2 工艺可行性原则：模具设计应基于现有的粉末冶金工艺和设备，确保设计方案的可行性和实施的可行性。
3.3 成本效益原则：模具设计应考虑材料成本、制造成本和维护成本，以降低总体生产成本。
4、设计流程4.1 产品需求分析：了解客户对于产品性能、尺寸和表面质量等方面的要求，获得设计的基础数据。
4.2 材料选择：根据产品需求和工艺要求，选择适合的材料，包括模具材料和涂层材料等。
4.3 模具结构设计：设计模具的整体结构和零部件结构，考虑模具的可装卸性、易维护性和生产效率等。
4.4 模具零部件设计：设计模具的各个零部件，包括模具芯和模具腔等，确保其几何形状和尺寸的准确性。
4.5 涂层选择和设计：根据模具的使用环境和工艺要求，选择合适的涂层材料，并设计涂层的厚度和结构等。
4.6 模具制造和调试：根据设计图纸和规范，制造和组装模具，并进行调试和试产，以确保模具的正常使用。
4.7 模具维护和管理：建立模具维护和管理体系，包括清洗、保养和修复等工作，延长模具的使用寿命。
5、设计结果基于以上设计流程和原则，我们提供了粉末冶金模具的设计方案。
设计方案包括模具结构图纸、材料选择和涂层设计等内容，请参阅附件1：附件：1、粉末冶金模具设计图纸本文涉及的法律名词及注释：1、粉末冶金：一种通过将金属粉末压制成形并经过烧结过程得到制品的金属加工工艺。
2、模具：用于塑料、金属等物质加工中的一种工具，用于赋予材料所需的形状和尺寸。
粉末冶金模具设计
粉末冶金模具设计说明书姓名：ﻩ学号：班级:粉末冶金模具设计说明书设计任务生产一批圆柱状钢制模坯，直径２0mm,高度40mm压坯设计1。
产品分析该产品采用Ｆe—0。
6C（６0钢），属于铁基制品，在压制成型时需要采用较高的单位压力(一般在400~50０MＰａ).该产品零件形状比较简单,采用上下模冲压制成型．2.松装密度和压坯密度的确定采用水雾化铁粉压制,松装密度为:ρ松=２．8g/cm３压坯密度为：ρ压=6。
6g/cm３材料选择1.阴模要求：①阴模高度应能容纳压制所需的松散粉末,并使上、下模冲有良好定位和导向；ﻩ②能保证压坯外形的几何形状和尺寸精度；③工作面的粗糙度Ra≤0。
8ｕｍ;ﻩ④工作表面要有高的硬度和良好的耐磨性;；⑤在工作压力下应具有足够的强度和刚性;ﻩ⑥根据产品的批量和复杂程度,选择合适的阴模材料⑦结构上应便于制造和维修，使用安全，操作方便⑧能使压坯完好的脱出ﻩ⑨平磨后需退磁选材:硬质合金2.上下模冲要求:①工作表面要有足够高的硬度和良好的耐磨性,材料的选择与处理应考虑有适当的韧性；②上、下模冲对阴模和芯棒应有良好的配合、定位和导向,并有合理的配合间隙，复合的模冲（即有压套时)应能脱出压坯③上下模冲的工作面和配合面的粗糙度Ra≤０。
8um，非工作段的外径可适当缩小，内径可适当放大，减少精加工量和阴模、芯棒之间的摩擦ﻩ④有关部位应能保证垂直度、平行度和同轴度等技术要求⑤平磨后需退磁选材:合金工具钢3.模架及升降装置要求：耐磨性好,能承受高负荷，韧性好,强度硬度高。
选材:合金工具钢4.压坯选材:铁粉力学分析1.压制压力F取铁基粉单位压制压力为500MpaＳ=3.１4cｍ２总压制压力F=P*S=500Ｍpa＊3。
１４cm２=157ＫN2.侧压力和剩余侧压力泊松比ｖ=0.2８P侧＝P*v／(1－ｖ)=5００*0。
28/(1—0。
28)=195MPaＰ侧余=（0。
2~０.3)P＝100~150Ｍpa3．压制类型选择因为采用大批量生产，故使用自动压制。
5粉末成形模具和精整模具设计1
5.3模具主要零件设计 模具主要零件设计
3．模具主要零件尺寸设计
工艺参数选择 压坯的回弹率
表4-9 铁、铜基粉末的回弹率e（%） 铜基粉末的回弹率e
压坯密度 /g.cm-3 回弹率 材料 铁基压坯 6-6-3青铜压坯 铜压坯
>5.6～6.0 5.6 6.0
>6.0～6.4 6.4
>6.4～6.8 6.8
精整模的基本要求 （１）尺寸精度：尺寸精度比制品高1～2个精度等级。 （２）表面粗糙度：工作表面的粗糙度要比产品的表面 粗糙度低1－2级。 （３）刚度：设计的模具必须具有最大的刚度。 （４）表面硬度：工作表面必须具有足够高的硬度。 （５）模具结构：精整模具结构要合理，要容易制造， 便于操作和调整，根据批量的大小，尽量自动化、半自动 化和标准化。
5.1成形模具结构设计 成形模具结构设计
5．成形模具结构设计步骤
•选择压机—画出总图
5.1成形模具结构设计 成形模具结构设计
5．成形模具结构设计步骤
•计算径向尺寸—画出零件图
模具零件的公差 材料的选择及性能要求 受力的计算 安装要求 方便制造
5.1成形模具结构设计 成形模具结构设计
6．成形模具结构方案
阴模设计
α
α2 α1
α2
α1 α
α3 α
α3
α
5.3模具主要零件设计 模具主要零件设计
2．精整模具主要零件结构设计
芯棒设计
Ⅰ Ⅱ α
1
△r/tgα Ⅲ Ⅰ
α
1
α
βⅡ
2
α
α
1
1
Ⅲ
5.3模具主要零件设计 模具主要零件设计
3．模具主要零件尺寸设计
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
2019/8/3
4
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；
19
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
2019ห้องสมุดไป่ตู้8/3
2019/8/3
13
2019/8/3
14
2019/8/3
15
•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
粉末冶金及模具设计
粉末冶金及模具设计粉末冶金简介粉末冶金是一种用金属粉末作为原料，通过成型和烧结等工艺制备金属材料的技术。
粉末冶金工艺具有高效能、可消除某些金属的自然缺陷、能使机构、材料等在物理及机械性能改善等优点，具有许多其他工艺无法比拟的特点。
粉末冶金广泛应用于航空航天、汽车制造、机械制造、电子通讯等领域。
粉末冶金工艺步骤粉末冶金工艺可大致分为粉末的制备、成型、烧结和后处理等步骤。
粉末制备粉末冶金的首要步骤是粉末的制备。
粉末可采用物理方法（如雾化法、机械球磨法等）或化学方法（如溶胶凝胶法、羟基磷灰石法等）进行制备。
制备出的粉末应具有一定的粒度和化学成分，以满足后续成型、烧结工艺的要求。
成型成型是将粉末冶金原料粉末按照设计要求形成所需形状的工艺。
成型方法包括压制法、注塑法、挤压法等。
其中，压制法是最常用的成型方法之一，通过将粉末与模具施加压力，使粉末颗粒间相互结合，形成所需形状。
烧结在成型之后，粉末会经过烧结工艺。
烧结是将成型的粉末在高温条件下进行加热，使粉末颗粒之间相互结合，形成致密的材料。
通过烧结，可以消除粉末冶金材料中的毛孔及气孔等缺陷，提高材料的密度和力学性能。
后处理粉末冶金材料在烧结后可能还需要进行后处理，包括表面处理（如涂层、抛光等）和热处理（如退火、淬火等）。
后处理的目的是进一步改善材料的性能，满足特定的应用要求。
模具设计模具在粉末冶金工艺中起到至关重要的作用。
模具设计的好坏直接影响到成品的质量和生产效率。
模具类型根据成型方式的不同，模具可分为压制模具、注塑模具、挤压模具等。
不同的模具用于不同的成型工艺，具有不同的结构和特点。
模具设计要点模具设计需要考虑的要点主要包括模具结构设计、材料选择、表面处理、冷却系统和顶针结构等。
模具结构设计应保证成型质量和生产效率。
不同形状的工件可能需要不同类型的模具结构，需要考虑工件的形状、大小、复杂度等因素。
材料选择是模具设计中的关键因素之一。
模具材料需要具有足够的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，以满足长时间的生产需求。
粉末冶金模具设计作业
中南大学粉末冶金研究院模具设计说明书班级：姓名：学号：指导老师：模具设计说明书一、工艺流程设计采用的零件材质为Fe-0.6C，压坯密度为6.4g/cm3，原料粉末的松装密度为2.5g/cm3，年产量为50万件。
用一般粉末冶金方法即可实现生产，其具体生产工艺流程如下：说明：由于零件为薄壁件，因此不予精整。
表面光洁度以及倒角要求由后续磨削加工达到。
二、压坯设计1.产品零件分析1）材质为铁基材料，非等高压坯，带一个外台阶和一个内台阶，共有3个螺栓孔。
2）为了简化模具结构，保证产品压坯顺利脱模，同时又由于螺栓孔不易在压制中成型，所以压坯设计中，该处设计为整体台阶，把螺栓孔除去，留在后续机加工中成形。
那么，该压坯大致为带一个外台阶和一个内台阶的压坯。
3）从零件精度分析，所给零件粗糙度要求为6.3及25较低，也无平行度、径向跳动、同轴度等形状精度的要求。
2. 压坯形状的设计：基本原则：尽可能使压坯形状与产品零件形状相同或相近——近净成形，同时考虑产品质量要求、压制成形过程要求及压模结构、零件强度等。
1）从裝粉和压制密度均匀性考虑：所给零件比较规则，无装粉困难。
2）从压坯脱模角度考虑：成品中没有不利于脱模的结构和因素。
3.压坯尺寸计算1）烧结压制中各参数选取如下：径向弹性后效：0.2%，轴向弹性后效：1.4%径向烧结收缩：0.5%，轴向烧结收缩：2%为满足表面粗糙度要求，在粗糙度要求为6.3的面预留0.05mm磨削加工余量2）压缩比：k=d压/d粉=6.4/2.5=2.563）压坯相对密度：d Fe=7.874g/cm3d C=2.25g/cm3则压坯理论密度dm=100/（99.4/7.874+0.6/2.25）=7.76g/cm3相对密度ρ=d压/dm=6.4/7.76=0.8254）轴向尺寸：压坯主体总高H1=10*（1-1.4%+2%）+0.05=10.11mm压坯台阶高度H2=5*（1-1.4%+2%）+0.05=5.08mm5）径向尺寸：长径D1=54*（1-0.2%+0.5%）=54.16mm短径D2=518（1-0.2%+0.5%）=51.15mm壁内径D3=28*（1-0.2%+0.5%）=28.08mm壁外径D4=35*（1-0.2%+0.5%）+2*0.05=35.21mm所设计压坯如图所示：三、压制方式1）零件高径比：H/D=10.11/54.162=0.187，零件总高径比很小，可考虑采用单向压制和非同时双向压制结合的压制方式。
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。
2020/11/29
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。
2020/11/29
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
2020/11/29
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
粉末冶金模具设计
粉末冶金模具设计粉末冶金含油轴承的模具设计1.零件图以下是传送带用电动机转自轴的含油轴承图，批量生产，采用粉末冶金工艺。
见零件图—精整件。
2.产品分析使用工况：用于物料输送带的驱动电动机，有轻度冲击载荷，电机转速15000到20000转/分，要求强度大于200MPa，含油率大于15%，且含油量能满足较长使用寿命。
机构简介：电动机转子轴通过联轴器与减速器相连，含油轴承套在转子轴上，架于电机壳体上，起承受径向载荷和润滑作用。
材料选择：电机功率1500w以上，功率较大，载荷不平稳，根据“烧结金属含油轴承的ISO5755:2001”标准，选用压坯烧结强度较大的Fe-C-Cu系列金属粉末，牌号为-F-00C2-K250/ISO5755:2001。
干态密度：6.2g/cm3 。
成分：Fe,余量；C<0.3%；Cu,(1～4)%。
3.制造工艺及模具设计参数选择含油轴承需要进行内外精整才能达到允许公差要求。
拟定为烧结后精整再浸油，工艺参数如下：产品工艺：压制-烧结-外箍内胀精整-浸油。
工艺参数：产品外径：D=3006.0﹢02.0﹢，内径d=22﹢0.03﹢0.01外径变化量：精整回弹量：δ外=0.02mm，精整余量：Δ外=0.06mm,烧结收缩率：C外=0.15%，压制回弹率：e外=0.2%。
内径变化量：δ内=0.01mm, Δ内=0,C内=0.15%,e内=0.15%。
4.设计计算（1）成型模结构：由压坯尺寸和“成形模结构方案及适用范围”表，选用双向压制结构，（阴模和芯棒液压浮动实现）。
结构图如下：有孔类压坯浮动压制成形模1-上模冲 2-阴模 3-脱模套 4-阴模板 5-下模冲 6-芯棒 7-导柱 8-导套 9-下模板 10-外连接板 11-垫铁 12-弹簧 13-装粉调节垫 14-内连接板（2）成形模径向尺寸d m=(d max-δ内) ×（1+ C内- e内）+Δ内=22.01mmD m=(D min-δ外) ×（1+ C外- e外）+Δ外=30.05mmd max ,D min分别为产品内外经允许值的最大最小值。
粉末冶金模具设计算
29
Hf—阴模高度 H1—压坯台阶高度 H10—压坯台阶1的装粉高度
H2—压坯总高度 H20—压坯台阶2的装粉高度
30
（二）模具高度的计算
（1）阴模
阴模高度 Hf一般由三部分高度组成, 即
Hf=H0+H1+H2
式中
Hf——阴模高度（mm）； H0——装粉高度（mm） ； H1——下模冲定位高度。一般为10~50mm ； H2——手动模装粉锥高度（mm)。不需要时H2=031
4
单层整体阴模
5
双层组合阴模
6
7
2.芯棒要求 1）保证压坯的几何形状和尺寸精度； 2）粗糙度要低； 3）与模冲配合良好； 4）高的硬度； 5）压坯容易脱出芯棒，方便操作，利于加工； 6）较长较大芯棒采用组合结构。
8
3.模冲 1）高硬度和耐磨性，适当的韧性； 2）模冲与阴模、芯棒配合良好，有合理的配合 间隙； 3）表面有较低的粗糙度； 4）保证平行度、垂直度、同轴度；
压坯密度ρ, 压缩比c, 单位压力 p等。
38
（一）金属粉末的松装密度
金属粉末的松装密度直接影响模腔的高度。此参 数选择不当，自动装粉时则会造成粉料装不下， 或粉料装得太多的现象。 实际生产中，松装密度在一定范围内有波动，为 此，在结构设计中一般考虑了调节装粉高度的装 置，但调节范围不宜过大。
压坯密度提高时，[σ压]侧向则增大，但与此同
时 p侧也剧增。
具体粉料压坯的[σ压]侧向应由实验测定。
66
铁基压坯侧向许用抗压强度[σ压]侧向
67
从表可看出： 1）相同成分的压坯，压坯密度越高，虽然[σ压]侧向提
高，但 p侧增加得更快，对强度条件不利；
2）石墨含量增加，使[σ压]侧向下降，对刚性条件不利。
粉末冶金模具设计
影响压坯密度分布均匀性的因素：
•粉末成分和性能
•模具表面质量
•摩擦力
•压制时粉体产生柱式流动，几乎不产生明显
的横向流动 2019/12/25
8
压坯中中立层的位置可以表示压坯密度分布
的均匀程度。通过压制方式和压模结构合理
选择使中立层2边受相同压缩，提高密度分布
均匀性 2019/12/25
9
2019/12/25
2019/12/25
21
2019/12/25
22
2019/12/25
23
不等高压坯压模的设计原理
影响压制过程中粉末流动方式的因素： 粉末的流动性 装粉方法 外摩擦力 上下模冲设计 压坯横截面形状
在压制的不同阶段，粉末流动方式也不同
2019/12/25
24
装粉阶段
粉末以散状流动的方式充填模腔，由于摩擦力的 影响容易产生“拱桥”现象。
2019/12/25
28
组合模具的设计原理
组合模冲设计与装粉方式的关系
•第一、二类压坯：
整体模冲实现相同的移动速率和速度；
装粉高度H粉=d压h压/d粉
•第三、四类压坯：
如果一端带有一个或者多个台阶，需要按照压坯的
不同横截面设计组合下模冲；各横截面上的粉末填
装系数相同或者相近，并控制各个模冲不同的移动
压制速率η=(V粉-V压)/V粉t；即单位时间内粉末被压 缩减小的体积与压制前粉末松装体积的比
2019/12/25
27
在压制不等高压坯时，各个模冲移动的距离和速度 是不同的，但各个模冲的压制速率应该相同
对于高度不同的A、B横截面，当压制速率相同时 满足以下关系：VA/H粉A= VB/H粉B ，V为压制速度
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
毕业设计（论文）题目:粉末冶金及模具设计专业:数控应用技术班成都电子机械高等专科学校二〇〇七年六月摘要本文主要围绕粉末冶金及模具设计开展了以下几方面的研究1、在粉末冶金技术的特点及其在新材料中的作用进行研究，重点介绍了粉末冶金在工业中的重要性及其压制步骤。
2、在粉末冶金工艺中，根据产品的要求选择金属粉末或非金属粉末为原材料来压制。
3、在粉末冶金模具设计原理方面，本文重点围绕精整模具设计进行研究，归纳、总结并提出了精整模具三个关键零部件(芯棒、模冲、阴模)。
关键词：粉末冶金粉末冶金模具精整AbstractThis text was main circumambience powder metallurgy and molding tool design to open an exhibition the following several aspect of research1,carry on research in the new function within material in the characteristics of technique of the powder metallurgy and it,point introduction the powder metallurgy is in the industry of importance andit inhibit a step。
2,in the powder metallurgy the craft,according to the metals powder of the request choice or nonmetal powder of product for original material to inhibit。
3,at the molding tool design of the powder metallurgy principle,this text point around Jing's whole molding tool design carry on research and induce,summary and put forward Jing the whole key with three molding tool zero partses(Xin stick,mold blunt,Yin mold)new of classification method。
Key Words:Craft and material of the powder metallurgyPowder metallurgy molding tool The Jing is whole目录摘要 (2)关键词：粉末冶金粉末冶金模具精整 (3)Abstract (3)目录 (5)第１章绪论 (11)1.1粉末冶金工艺及制品简介 (11)1．2粉末冶金技术的作用和发展 (12)1.2.1新材料技术的发展趋势和特点 (13)1.2.2新材料技术前沿研究领域 (15)1.2.3粉末冶金技术的特点及其在新材料研究中的作用 (17)1.2.4粉末冶金学科优先发展方向 (18)1.3粉末冶金模具技术概况 (19)1.3.1主要内容 (20)第二章粉末冶金基础知识 (21)2.1粉末的化学成分及性能 (21)2.1.1粉末的化学成分 (21)2.1.2粉末的物理性能 (22)2.1.3粉末的工艺性能 (22)2.2粉末冶金的机理 (24)2.2.1压制的机理 (24)2.2.2等静压制 (24)2.2.3粉末轧制 (25)2.2.4粉浆浇注 (26)2.2.5挤压成形 (26)2.2.6松装烧结成形 (27)2.2.7烧结的机理 (27)2.3粉末冶金工艺 (28)2.3.1粉末制备 (28)2.3.2粉末的预处理 (28)2.3.4成形 (30)2.4烧结 (31)2.4.1烧结的方法 (31)2.4.2影响粉末制品烧结质量的因素 (32)2.5后处理 (33)2.5.1复压 (34)2.5.2浸渍 (34)2.5.3热处理 (34)2.5.4表面处理 (35)2.6粉末冶金零件结构的工艺性 (35)2.7粉末冶金材料 (36)2.7.1硬质合金 (36)2.7.2粉末高速钢 (39)2.7.3铁和铁合金的粉末冶金 (39)2.7.4摩擦材料和减摩材料 (40)第三章粉末冶金模具设计原理 (43)3.1粉末冶金概述 (43)3.1.1粉末冶金及其制品 (43)3.1.2粉末冶金的生产流程 (45)3.2粉末冶金模具设计 (46)3.2.1形状和精整方式分类 (46)3.2.2精整余量设计与精整压力计算 (49)3.2.3精整模具零件结构设计 (57)3.2.4精整模具主要零件设计和尺寸计算 (59)3.2.5精整模架 (67)第四章总结 (70)致谢 (72)参考文献 (75)第１章绪论1.1粉末冶金工艺及制品简介粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。
但其模具和金属粉末成本较高，批量小或制品尺寸过大时不宜采用。
粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比，具有以下特点：1．粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的，因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。
2．提高材料性能。
用特殊方法制取的细小金属或合金粉末，凝固速度极快、晶粒细小均匀，保证了材料的组织均匀，性能稳定，以及良好的冷、热加工性能，且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制，可提高强化相含量，从而发展新的材料体系。
3．利用各种成形工艺，可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件，大量减少机加工量。
提高材料利用率，降低成本。
粉末冶金的品种繁多，主要有：钨等难熔金属及合金制品；用Co、Ni等作粘结剂的碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）等硬质合金，用于制造切削刀具和耐磨刀具中的钻头、车刀、铣刀，还可制造模具等；Cu合金、不锈钢及Ni等多孔材料，用于制造烧结含油轴承、烧结金属过滤器及纺织环等。
随着粉末冶金生产技术的发展，粉末冶金及其制品将在更加广泛的应用。
1．2粉末冶金技术的作用和发展材料是人类用以制成用于生活和生产的物品、器件、构件、机器及其它产品的物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。
所谓新材料，指的是那些新出现或正在发展中的具有传统材料所具备的优异性能的材料。
从人类科技发展史中可以看到，近代世界已经历了两次工业革命都是以新材料的发现和应用为先导的。
钢铁工业的发展，为18世纪以蒸汽机的发明和应用为代表的第一次世界革命奠定了物质基础。
本世纪中叶以来，以电子技术，特别是微电子技术的发明和应用为代表的第二次世界革命，硅单晶材料则起着先导和核心作用，加之随后的激光材料和光导纤维的问世，使人类社会进入了“信息时代”，因此，可以预料，谁掌握了新材料，谁就掌握了21世纪高新技术竞争的主动权！1.2.1新材料技术的发展趋势和特点纵观国际新材料研究发展的现状，西方主要工业发达国家正集中人力、物力，寻求突破，美国、欧共体、日本和韩国等在他们的最新国家科技计划中，都把新材料及其制备技术列为国家关键技术之一加以重点支持，非常强调新材料对发展国民经济、保卫国家安全、增进人民健康和提高人民生活质量等方面的突出作用。
我国对新材料及其制备技术历来非常重视，一直作为一个重要的领域被列入我国自1956年以来的历次国家科技发展规划之中。
在我国863高技术中，新技术材料又是七大重点领域之一。
经过40余年的努力，已在许多方面取得显著进展，一大批新材料已成功地应用于国防和民用工业领域，有些新材料的研究居国际领先水平，为我国新材料及其制备技术在21世纪初的持续发展奠定了较好的基础。
新材料及其制备技术的研究将对世界经济发展产生重大影响，其发展趋主要体现在：（1）功能材料向多功能化、集成化、小型化和智能化方向发展；（2）结构材料向高性能化、复合化、功能化和低成本化方向发展；（3）薄膜和低维材料研帛发展迅速，生物医用材料异军突起；（4）新材料制品的精加工技术和近净形成形技术受到高度重视；（5）材料及其制品与生态环境的协调性倍受重视，以满足社会可持续发展的要求；（6）材料的制备及评价表征技术日受重视，材料制备与评价表征新技术、新装备不断涌现；（7）材料在不同层次（微观、介观和宏观）上的设计发展迅速，已成为发展新材料的重要基础。
综上所述，当今新材料及其制备技术的发展趋势具有以下几个特点：（1）新材料技术是现代工业和高技术发展中的共性关键技术，材料科学技术已成为当代和下世纪初最重要的、发展最快的科学技术之一。
信息、能源、农业和先进制造等技术领域的发展都离不开新材料及其制备技术的发展；（2）综合利用现代先进科学技术成就，多学科交叉，知识密集，导臻新材料及其制备技术的投资强度大、更新换代快，经济效益和社会效益巨大；（3）新材料的制备和质量的提高更加依赖于新技术、新工艺的发展和精确的检测控制技术的应用。
对制备技术的重视与投入直线上升，极大地加速了基础材料的发展和传统产业的改造。
（4）对材料基础性、先导性的认识已形成共识。
材料的研帛和发展既要与器件的研帛密切配合，又要注意到自身的系统性和超前性，这样才有利于材料实现跨跃发展。
1.2.2新材料技术前沿研究领域进入20世纪90年代以来，材料科学技术的发展异常迅速。
材料科学与生命科学、信息科学、认知科学、环境科学等共同构成了当代科学技术的前沿。
展望21世纪，基于物理、化学、数学等自然科学与电子、化工、冶金等工程技术最新成就的材料科学技术前沿主要如下：微电子材料主要是大真径（400mm）硅单晶及片材技术，大直径（200mm）硅片外延技术，150mmGaAs和100mmInP晶片及其以它们为基的III－V族半导体超晶格、量子阱异质结构材料制备技术，GeSi合金和宽禁带半导体材料等。
新型光子材料主要是大直径、高光学质量人工晶体制备技术和有机、无机新型非线性光学晶体探索，大功离半导体激光光纤模块及全固态（可调谐）激光技术，有机、无机超高亮度红、绿、兰之基色材料及应用技术，新型红外、兰、紫半导体激光材料以及新型光探测和光存储材料等。
稀土功能材料主要是高纯稀土材料的制备技术，超高磁能稀土永磁材料大规模生产先进技术，高性能稀土储氢材料及相关技术。
生物医用材料高可靠性植入人体内的生物活性材料合成关键技术，生物相容材料，如组织器字替代材料，人造血液，人造皮和透析膜技术，以及生物新材料制品性能、质量的在线监测和评价技术。