粉末冶金模具设计说明书
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
粉末冶金模具的设计与制造
粉末冶金模具的设计与制造1. 引言粉末冶金是一种重要的金属制造工艺，广泛应用于汽车、航空航天、电子、能源等领域。
在粉末冶金工艺中，模具的设计与制造是关键环节，直接影响产品的质量和性能。
本文将介绍粉末冶金模具的设计与制造过程，包括模具材料的选择、模具的结构设计、加工工艺等内容，以帮助读者全面了解粉末冶金模具的制造方法和技术要点。
2. 模具材料的选择模具材料的选择是粉末冶金模具设计的第一步。
模具材料需要具备一定的硬度、耐磨性和耐各种腐蚀介质的能力。
常用的模具材料有以下几种：•工具钢：具有较高的硬度和韧性，适用于大部分粉末冶金模具的制造。
•高速钢：具有更高的硬度和耐磨性，适用于对模具耐磨性要求较高的情况。
•硬质合金：具有较高的硬度和耐磨性，适用于对模具耐磨性要求极高的情况。
在选择模具材料时，需要根据具体应用场景和成本考虑，综合各种性能指标做出合理选择。
3. 模具的结构设计模具的结构设计是粉末冶金模具制造中的核心环节。
良好的模具结构设计可以提高产品的制造效率和质量，降低生产成本。
以下是模具结构设计的几个要点：•模具的整体结构应该合理，易于安装和拆卸。
模具的结构应简洁、牢固，能够承受制造过程中的力和压力。
•模具的导向和定位系统要设计到位，以确保模具在制造过程中的稳定性和精度。
•模具的开合系统要灵活可靠，能够实现快速开合和调节。
对于大型模具，可以考虑采用液压或气动开合系统。
•模具的冷却系统要充分考虑，以保证模具在制造过程中能够及时散热，提高产品质量和生产效率。
4. 模具的制造过程粉末冶金模具的制造过程主要包括以下几个步骤：4.1 模具设计在模具设计阶段，根据产品的形状和尺寸要求，通过CAD软件进行三维建模。
在设计过程中，要充分考虑模具的可行性和制造工艺，以确保模具的质量和可生产性。
4.2 模具加工模具加工是模具制造的关键环节。
常用的模具加工方法包括数控加工、线切割、铣削等。
在加工过程中，需要根据模具材料和结构要求选择合适的加工工艺，精确控制加工尺寸和表面质量。
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。
粉末冶金模具设计说明书
粉末冶金模具设计说明书粉末冶金模具设计说明书一、设计任务生产一批两个台阶面的钢制模坯，如图所示，数据要求：A=10mm，B=30mm，C=20mm，D=20mm，E=10 mm，F=10mm。
二、压坯设计1.产品零件分析该产品采用Fe-0.05C（50钢），属于铁基制品，其制品密度依靠其较高的压坯密度来达到，因此在压制成型时需要采用较高的单位压力（一般在300~800MPa）。
由于该产品零件形状比较简单，采用简单的上下模冲压制成型。
2.松装密度和压坯密度的确定采用水雾化铁粉压制，松装密度范围2.5~3.2,取常用值2.8，即松装密度：ρ松=2.8g/cm3压坯密度：γ压=6.6g/cm3压缩比：C=γ/ρ=2.36三、压制成形与压力机确定1.压制压力的选择采用500MPa 的单位压力，由已知可得压坯截面积22222S=(B (3010)62844mm ππ-=-A )= 则其压制力F=p×S=500MPa×628mm 2=314kN脱模压力F 脱=ƒ´p 侧余S 侧=0.2×100×1570=31.4kNƒ´——粉末对阴模壁的静摩擦系数，此处ƒ´=0.2p 侧余——残余侧压力，此处p 侧余=0.2p=0.2×500MPa=100MPa S 侧——侧面积， S 侧=πEB+πFC=3.14(10×30+10×20)=1570mm 2侧压力p 侧 =ξp=p ν/(1-ν)=0.38×500MPa=190MPa2.装粉高度确定带台阶面压坯成形模具的设计原则 1）粉末充填系数相同或相近 2）压缩比相同或相近 压缩比 C=γ/ρ=2.36装粉台阶高度 E 0=CE=2.36×10mm=23.6mm装粉总高度D 0=C(E+F)=2.36×20mm=47.2mm2.1压坯高度验算 max max 2.8(10)(18510)74.26.6H F mm ργ=-=⨯-= ——F max =185mm (设计手册表4-20TPA50/2压力机的最大装料高度)H=D 0=47.2mm<H max 可行 3.压制方式的选择c31406286628S S K S++===侧f 侧S 侧f =πD(B+C)=3140mm 2 S 侧c =πDA =628mm 2 K>单向K max =5(ƒ=0.1,表3-5)，压坯有台阶面，选择双向压制。
粉末冶金模具设计说明书
前言材料是中国四大产业之一，它包括有机高分子材料、复合材料、金属材料及无机非金属材料。
粉末冶金技术作为金属材料制造的一种，以其不可替代的独特优势与其它制造方法共同发展。
粉末冶金相对其它冶金技术来说具有：成本低；加工余量少；原料利用率高；能生产多孔材料等其它方法不能生产或着很难生产的材料等优势。
粉末冶金是制取金属粉末以及将金属粉末或金属粉末与非金属粉末混合料成型和烧结来制取粉末冶金材料或粉末冶金制品的技术。
粉体成形是粉体材料制备工艺的基本工序。
模具是实现粉体材料成形的关键工艺装备。
模具的设计要尽可能的接近产品的形状，机构设计合理表面光滑，减少应力集中，避免压坯分层、开裂。
模具本身要有一定的强度保证压制的次数，不易变形。
粉体模压成形模具主要零件包括：阴模、芯杆、模冲。
模具设计首先要厂家提供产品图，再确定成型的方式，收集压坯设计的基本参数（包括：松装密度、压坯密度、粉体的流动性、及烧结收缩系数等。
）来算得压坯的尺寸。
根据压坯形状尺寸以及服役条件和要求来设计出成型模具尺寸，校核模具强度。
最后在用模具试压，若压坯合格，则此模具复合要求。
本次课程设计之前，我们已经学习了《热处理原理与工艺》、《金属物理与力学性能》、《粉末冶金原理》、《硬质合金生产原理》等相关课程的知识。
这次在老师的指导下，和同学的相互讨论，自己查阅资料，基本上懂得了模具设计的步骤和方法。
相信经过这次设计后，对以后的工作会有很大的帮助。
1设计任务本课程设计的任务是生产一批有色金属扁材拉制模坯，其形状和尺寸如下图：1.1产品分析由产品图可知H/D<3,因此，该产品适合单向压制。
产品的斜边角度不大，因此，装粉比较容易，可用单从头压制。
产品内部的斜角可直接做在芯杆上。
菱角的倒角不长，可适合用上冲头压制。
1.2材质的选择该模具生产的产品用于拉制模坯，对产品的强度及耐磨性能要求很高，再根据客户所提供的要求，综合考虑选用硬质合金材料YG8作为材质。
粉末冶金模具设计 教学大纲
粉末冶金模具设计一、课程说明课程编号：070118Z10课程名称：粉末冶金模具设计/ Tooling design for powder metallurgy课程类别：专业教育课程学时/学分：40/2.5先修课程：《工程制图基础》、《机械设计基础》、《粉末冶金原理》适用专业：粉体材料科学与工程教材、教学参考书：1粉体材料成形设备与模具设计，熊春林、汤中华、李松林编著，化学工业出版社，2006年2 粉末冶金模具设计手册（第3版），印红羽、张华诚主编，机械工业出版社，2013。
3 粉末冶金机械零件实用技术，周作平，申小平编著，化学工业出版社，2005。
4 粉末冶金模具设计，印红羽、张华诚主编，机械工业出版社，2002。
5 粉末冶金模具模架实用手册，韩凤麟主编，冶金工业出版社，1998。
二、课程设置的目的意义粉末冶金模具设计课程是为粉体材料科学与工程专业设立的专业必修课。
课程的设置目的是让学生通过学习这门课程，了解粉体成形所用设备的基本类型、结构特点与工作原理，掌握粉体成形模具设计的基本原理、原则和方法，培养学生独立进行粉体成形模具常规设计与创新设计的能力，使学生能根据需求灵活运用各种粉体成形技术，为从事粉末冶金材料及制品的研究开发工作奠定基础。
三、课程的基本要求知识：掌握粉体成形模具设计的基本原则、基本方法和基本要求，了解常用粉体成形设备的结构特点、工作原理及适用范围，掌握粉体模压成形初压模、精整模、粉末冶金热锻模设计内容、要求和方法，了解粉体注射成形和挤压成形模具设计的基本内容、要求和方法，学会从材料或制品的原料组成、形状、尺寸精度及密度均匀性要求出发选择成形设备及成形方式，建立粉体成形模具设计的基本思维方式，形成粉体材料或制品分析－预成形坯设计－粉体成形模具设计的基本知识结构。
能力：针对具体产品，提出有效的成形方案，提供规范的设计图纸的能力；具备复杂形状零件成形的模具设计能力；具备运用相关软件进行计算机绘图的能力；培养创新思维和创新设计的能力；素质：建立科学设计，用户至上的观念，通过课程中的分析、讨论和辩论培养良好的沟通交流素质；通过课外导学的模式，提升自主学习、在实践中学习和终身学习的意识，形成不断学习和适应发展的素质。
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。
- 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)。
前言
材料是中国四大产业之一，它包括有机高分子材料、复合材料、金属材料及无机非金属材料。
粉末冶金技术作为金属材料制造的一种，以其不可替代的独特优势与其它制造方法共同发展。
粉末冶金相对其它冶金技术来说具有：成本低；加工余量少；原料利用率高；能生产多孔材料等其它方法不能生产或着很难生产的材料等优势。
粉末冶金是制取金属粉末以及将金属粉末或金属粉末与非金属粉末混合料成型和烧结来制取粉末冶金材料或粉末冶金制品的技术。
粉体成形是粉体材料制备工艺的基本工序。
模具是实现粉体材料成形的关键工艺装备。
模具的设计要尽可能的接近产品的形状，机构设计合理表面光滑，减少应力集中，避免压坯分层、开裂。
模具本身要有一定的强度保证压制的次数，不易变形。
粉体模压成形模具主要零件包括：阴模、芯杆、模冲。
模具设计首先要厂家提供产品图，再确定成型的方式，收集压坯设计的基本参数（包括：松装密度、压坯密度、粉体的流动性、及烧结收缩系数等。
）来算得压坯的尺寸。
根据压坯形状尺寸以及服役条件和要求来设计出成型模具尺寸，校核模具强度。
最后在用模具试压，若压坯合格，则此模具复合要求。
本次课程设计之前，我们已经学习了《热处理原理与工艺》、《金属物理与力学性能》、《粉末冶金原理》、《硬质合金生产原理》等相关课程的知识。
这次在老师的指导下，和同学的相互讨论，自己查阅资料，基本上懂得了模具设计的步骤和方法。
相信经过这次设计后，对以后的工作会有很大的帮助。
1 设计任务
本课程设计的任务是生产一批有色金属扁材拉制模坯，其形状和尺寸如下图：
型号 D H a b h h1h2R r e 42-14×5.9 45 20 14.6 5.9 3 3 6 4 1 1.5
1.1 产品分析
由产品图可知H/D<3，因此，该产品适合单向压制。
产品的斜边角度不大，因此，装粉比较容易，可用单从头压制。
产品内部的斜角可直接做在芯杆上。
菱角的倒角不长，可适合用上冲头压制。
1.2 材质的选择
该模具生产的产品用于拉制模坯，对产品的强度及耐磨性能要求很高，再根据客户所提供的要求，综合考虑选用硬质合金材料YG8作为材质。
2 压坯设计
2.1 压坯形状设计
压坯形状应尽可能与产品零件相同或相近（近净成形），满足产品的功能要求。
同时，还应考虑压制成形过程（装粉、压制、脱模）的要求及压模结构和刚度等对压坯形状、尺寸、质量的影响。
应从几个方面综合考虑：从装粉和压坯密度的均匀性考虑；从压坯脱模的角度考虑；从减小模压成形难度、简化模具结构考虑；从模具零件强度和使用寿命考虑等。
烧结收缩率与混合料成分、粒度、压坯密度、烧结工艺有关。
它通常以不出现分层的最大密度（或压制压力）确定烧结收缩率。
硬质合金生产时，常常采用收缩系数。
一般粉末料比颗粒料的收缩系数大；石蜡料比橡胶料收缩系数大；纵向（轴向）比横向（径向）的收缩系数稍大。
在收缩系数的选取时，长条产品的长度比宽度大；外径比内孔大；手动压制比自动压制大。
铁基制品烧结收缩率一般为0.5～2.0％，当添加铜后可抵消收缩，使收缩为零；硬质合金制品收缩率一般为17～20％。
硬质合金收缩系数可见教科书P162表6-4，查表取外径和高烧结收缩系数为1.2，内经烧结收缩系数为1.18。
综合考虑压坯形状如下图：
2.2 压坯密度设计
硬质合金压坯的密度通常设计为8.5～8.8 g/㎝3(35%左右孔隙度)，单位成形压力约200～300MPa；铁基产品有低中高的强度要求之分，压坯密度通常设计为5.6～7.1 g/㎝3(15%左右孔隙度)。
成形压力达到700MPa。
本产品的压坯密度取8.7g/㎝3。
3 压模结构设计
粉体模压成形模具主要零件包括：阴模、芯杆、模冲。
在进行模具零件结构设计时，应考虑压制成形过程要求、安全（人身、设备、模具）要求、与模架连接要求、装配要求、制造要求等。
阴模：结构特征有整体模、拼模、可拆模。
注意应力集中部位和入口倒角、脱模锥度。
模冲：注意与阴模和芯杆的定位和导向作用；配合与非配合段；不能倒角部位。
芯杆：自动压力机用芯杆应有自动调心作用。
根据产品的形状，采用单向压制，顶出式脱模。
4 压模零件尺寸计算
粉末的松装密度为松ρ=3.2 g/3CM ,压坯的密度为压ρ=8.7 g/3CM ，冲头与阴模之间的配合间隙为0.02mm ～0.05mm ，取0.04mm 。
压缩比为K=压ρ/压ρ=3。
因此，装粉高为粉H =压H ×K=72mm 。
4.1 阴模尺寸
阴模的计算公式为：
H ＝H 粉 + H 上 + H 下
H 上 上模冲定位高度 H 下 下模冲定位高度 H 粉 粉体松装高度
下模冲的定位高度H 下是根据下模冲与阴模之间的装配需要而选定的。
一般取10～30mm 。
手动模的定位高度要比自动模大些。
这里取H 下=10mm 。
对于手动模，应该考虑在阴模上加一个高度H 上，这里取H 上=4mm 。
因此，H ＝H 粉 + H 上 + H 下=72+4+10=86mm 。
阴模内径等于压坯外径为54mm ，阴模壁厚一般为10～30mm,取15mm 。
4.2 下模冲、芯杆尺寸
下模冲高度取10mm 。
芯杆的长度应不超过阴模上端面或略短一点，以便与自动送粉，但不宜过低，以免引起夹粉，磨损芯杆。
取下模冲芯杆总长度为86mm
下冲头的内径为54mm,芯杆的直径为17.37mm 。
4.3 上模冲尺寸
上冲头长度和阴模一样长，即为86mm 。
上冲头的内径为17.37mm,外径为54mm 。
4.4 限位器尺寸
限位器高度为24+10=34mm 。
内径为54mm ，外径84mm 。
5 压模零件材料的选择
查表得阴模，下模冲、芯杆，材料都选用GCr15。
6 压模零件热处
模具热处理是模具加工的重要环节，是保证模具质量和提高模具寿命的关键序，
因此必须根据所选定的材料制定合理的热处理工艺。
6.1 阴模加工工艺流程：
6.2 芯棒加工工艺流程
6.3 模冲加工工艺流程
6.4 热处理工艺
锻造工艺：
始锻温度1050～1100℃终锻温度 850～880℃
退火工艺：
790～810℃保温2～6h，以20～30℃／h，冷却到550℃后炉冷或空冷，退火态硬度170～207HB
淬火工艺：
缓慢预热至600℃，快速加热至830℃，油冷
回火工艺：
150～400℃硬度59～64HRC
工艺曲线：
7 模具零件的技术要求
7.1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、下模冲有良好的定位和导向；
②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；
④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；
⑥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
⑨平磨后需退磁
7.2 芯棒要求
①保证压坯内腔的几何形状和尺寸精度
②工作面的粗糙度Ra≤0.8um；
③与上下模冲应有良好的配合、定位和导向
④工作段应有高的硬度
⑤平磨后需退磁
7.3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4）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
生产的主要设备：车床、铣床、磨床、钻床、线切割、电火花等
参考文献
[1] 熊春林.粉体材料成形设备与模具设计.北京：化学工业出版社，2007
[2] 周盛安.硬质合金制造工艺学.自贡硬质合金有限公司，2006
[3] 机械设计实用手册编委员.机械设计手册.北京：机械工业出版社，2008
[4] 周书助.粉末冶金材料.湖南冶金职业技术学院，2002
[5] 陈楚轩.硬质合金质量控制原理.自贡硬质合金有限公司，2007。