粉末冶金：钢压模具设计

模具示例
模具示例
模具示例
模具示例
➢ 浮动式模具 ➢ 拉下式模具
1-上内冲压垫 2-上内冲 3-上外冲压垫 4-上外冲 5-模腔 6-下一冲 7-下一冲压垫 8-下二冲 9-下二冲压垫 10-芯棒 11-芯棒接杆
１—轭形板；２—提升杆；３—装 粉调整螺母；４—第二下模冲支座； ５—导体；６—第二下模冲托板； ７—第二下模冲；８—第一下模冲 支座；９—第一下模冲托板；１ ０—第一下模冲压板；１１—第一 下模冲；１２—阴模板；１３—阴 模；１４—阴模压板；１５—芯棒； １６—上模冲；１７—上模冲底板； １８—上模冲板；１９—导柱；２ ０—上模冲压板；２１—阴模座； ２２—拔出调整螺栓；２３—楔形 块；２４—第二下模冲压板；２ ５—滑块；２６—滚轮；２７—滚 轮销；２８—耐磨板；２９—底板； ３０—导柱；３１—芯棒压板；３ ２—芯棒底板
选择模具材料
➢ 高强度、高硬度和高耐磨性 ➢ 高的刚度和小的热膨胀系数 ➢ 优良的热处理性能和一定的韧性 ➢ 较好的机加工性能
选择模具材料
➢ 阴模工作条件最苛刻，一般选用硬质合金、高速钢、 高合金工具钢、低合金工具钢和碳素工具钢来制造
➢ 芯杆和阴模具有大致相同的工作要求，常用与阴模相 同的材料来制造，但要求有较好的抗弯强度和一定的 韧性；芯杆的热处理硬度稍低于阴模，特别是细长芯 杆，要求比粗短芯杆具有较好的韧性
➢ 形状复杂材料用易加工和热处理变形小的材料 ➢ 软金属粉末用廉价材料，硬金属粉末用耐磨性
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
钢压模具结构
钢压模具结构
通用标准模架
模具设计不合理造成的问题
➢ 坯件开裂、分层、掉边、掉角 ➢ 坯件精度、粗糙度不合要求 ➢ 密度分布不均匀 ➢ 坯件脱模困难 ➢ 模具难于加工，容易损坏和炸裂 ➢ 操作繁杂，劳动强度大 ➢ 模具费用过高
设计原则
➢ 充分发挥粉末冶金少、无切削的工艺特点，保 证坯体达到几何形状、尺寸精度和表面粗糙度、 坯体密度及其分布等三项基本要求
时阴模、芯杆和上模冲能相对于下模冲移动的压 模结构
设计模具结构草图
等高制品成形模设计
根据高径比确定压制方式
不等高制品成形模设计
➢ 粉末装填系数相同或相近 ➢ 压缩比相同或相近 ➢ 压制速率相同
计算模具零件尺寸
满足以下基本要求 ➢ 产品对压坯形状、尺寸、密度和强度的
要求 ➢ 压制过程（装粉、压制、脱模）的要求 ➢ 模具强度和刚度的要求
➢ 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
➢ 模具加工设备及能力 ➢ 典型模具图册ຫໍສະໝຸດ Baidu模具使用过程中曾出现的问题
计算模具零件尺寸
模具零件尺寸计算的关键在于正确地选择设计 参数 ➢ 压缩比K ➢ 弹性后效t ➢ 烧结收缩率s ➢ 精整余量△Z ➢ 机加工余量△ J ➢ 复压装模间隙△ b ➢ 复压压下率f
计算模具零件尺寸
要求不高产品 ➢ 压缩比K ➢ 弹性后效t ➢ 烧结收缩率s
高要求产品 ➢精整余量△Z ➢机加工余量△ J ➢复压装模间隙△ b ➢复压压下率f
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
➢ 模冲的工作条件与阴模不同，要求有良好的韧性，同 时也要求耐磨、抗疲劳和抗振动，硬度可以降低些， 一般选用低合金工具钢、船用工具钢和青铜等
➢ 模套、压垫、模座、顶杆、控制杆、导柱、模板等辅 助零件，常选用碳素钢(如：45号、50号钢)和低合金 钢(如：40Cr、GCrl5)来制造
选择模具材料
➢ 大批量生产用耐磨性好的材料，小大批量生产 用廉价材料
➢ 合理设计模具结构和选择模具材料，使模具零 件具有足够高的强度、刚度和硬度，具有高耐 磨性和使用寿命；便于操作、调节，保证安全 可靠/尽可能实现模具自动化和机械手操作
➢ 注意模具结构的可加工性和模具制造成本问题
掌握有关设计资料
➢ 制品图纸及技术要求：制品性能、形状、尺寸、精度 和表面粗糙度等制品生产批量
设计模具结构
一般可按制品的高径比(H/D)或高度与壁厚之比(H/δ) 来选择压制方式和压模结构类型
➢ H/D＜1或H/δ≤3时，采用单向压制和单向压模 ➢ H/D＞l或H/δ＞3时，采用双向压制和双向压模 ➢ H/D＞4时，采用压制时芯杆和阴模能相对移动的
压模结构 ➢ H/D＞6—10时，采用摩擦芯杆压模，或采用压制
钢压模具设计
➢粉末成形模具分类 ➢钢压模具结构 ➢模具设计原则 ➢模具结构设计 ➢模具零件尺寸计算 ➢模具材料选择 ➢装配图和零件图绘制
粉末成形模具的作用
➢ 模具是粉末成形的主要工艺装备之一，对产品 质量、成本、安全、生产率、自动化产生重要 影响，模具技术发展水平反映一个国家的工艺 水平
➢ 掌握粉末冶金模具设计方法，设计高质量自动 化模具，是粉末冶金工业发展的需要
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