粉末冶金机械零件设计技术10

设计成能压制成Hale Waihona Puke Baidu和脱模的形状。
横向沟槽和退刀槽制品设计示例
这样的零件能不能成型和脱模？
粉末冶金模具示意图
图中所示，外形有滚花网纹的制品应设计为与压制方向平 行的直纹才能成形和脱模。
(3)、应保证模具寿命：
由于铁基烧结结构零件的成型压力一般为600MPa左右，设计 压坯时应避免在压模结构中出现不坚固部位，同时应力求模具 结构简单易于制造。 a）小孔压坯：压制极小孔（直径小于2mm或长度较长、直径
第五章 粉末冶金零件设计
第一节粉末压坯形状设计 第二节粉末压坯密度设计 第三节压坯尺寸及精度设计
1 、粉末压坯形状设计
压坯形状的分类
根据现有粉末成形压机的构造和模架 模具的结构，一般将 能成形的粉末压坯归纳为6种基本类型，如下图：
几种压坯形状汇总
压坯分 类 Ⅰ 阴模 1 上模冲 1 下模冲 1 芯棒 有 /无
c）孔
零件中位于压制方向，不论多复杂的通孔，都可以单轴向压制，并容易 成型，而对于盲孔，则需要注意：
①、应避免图（a）所示的底面面向凸缘的盲孔形式； ②、图（b）所示的上端盲孔需要较浅，且有脱模斜度，可用带凸起构 型的模冲； ③、图（b）、（c）所示的下端孔可以使用活动芯棒或下模冲成型 ④、图（d）的异形孔虽然可以成型，但改为圆孔会对模具寿命，芯棒 制造、模具精度等有较大提高；
1mm以上
R0.3mm以上
1mm以上
如下图的零件，在压制时，尖角处往往不能成型，应将尖角 处设计有R0.3的圆角。图C所示的带台阶零件，为了便于粉 末流动和充填，避免尖角处应力集中和开裂，台阶处应设 R0.25以上的圆角
R0.25mm以上 R0.3mm以上
(2)、应满足压坯成型及脱模的需要：
一般压坯成型都是沿压坯的轴向进行的，制品是径向的孔、 槽、螺纹和倒锥，通常是不能压制成型的。设计时必须将其
d）字母、数字标志
不同压坯形状压制面的选择：
压制面是指成型时压坯的方向，其对零件的影响至关重要 1、从压制成型过程来看 a）多台阶压坯：考虑到多台阶的补偿装粉，如下图所示， 需要注意：外台阶朝上、内台阶朝下、平端面朝上、小头朝 下的原则
b）带有孔槽的压坯：为了便于压坯脱模，应使孔槽平行于 压制方向； c）带有特殊形状的压坯：一般将难加工或异形的面放在压 制成型的方向，将易加工的结构后续通过机加工实现；
小于3mm）压坯时，芯棒压制时可能弯曲或脱模时被拉长，芯 棒可能会断裂。
b）薄壁压坯：压制薄壁、长零件的模具十分易坏，且模具寿 命很短，一般要求压坯壁厚不小于1.5mm。
c）相切圆压坯，台阶圆相切类制品
单边不得小 于1.5mm
60°
R
d）曲面和斜面压坯
具有球形表面的压坯，其中间部位应有一直带（宽度不得小 于1mm)。对于有拔梢或斜度的压坯,阴模和模冲或芯棒移动 时斜坡相接处塞粉，需要在压制方向上有一长为1mm的平 行面。
粉末冶金零件设计
——粉末压坯的密度设计
粉末压坯密度大小设计：
一般来说，材料的密度越大，其物理力学性能越高，故常用 密度作为粉末冶金材料的分类标准：
小知识：
温压：在传统的粉末冶金设备上采用特制的温压专用粉末加热系统、粉 末输送系统和模具加热系统，将温压专用粉加热到130-150℃后压制成 坯，再经过后续烧结等处理，制取粉末零件。其密度可达7.25-7.5g/cm3， 其中以7.3g/cm3密度较易实现 液相烧结：通过加入适量的合金元素，提高烧结温度，在烧结过程中产 生一定量的液相，强化烧结，通过液相来填充孔隙，并使烧结产生很大 的收缩，以获得密度大于7.4g/cm3的粉末冶金零件 熔渗：将金属熔体靠毛细管力渗入到多空系统中，从而可以获得密度大 于7.4g/cm3的粉末冶金零件 热锻：将原料粉末用刚性模具或冷静压成型技术预成型，预烧结或经烧 结，在热状态下锻造烧结坯，实现高密度（ ≥7.4g/cm3 ）的粉末冶金 制品的方法
的破裂降低到最低程度。
30°
特殊压坯形状设计：
a）凸凹台
高度≤压坯总高度15%的单一凸台和其斜度足够大时，往往可用具有相 应凹形面的整冲成型。用这种成型方法压坯凸台与其余部分密度差较大， 但模具简单，模具与零件费用较低，且轴向尺寸公差较小。（a）设计 改为（b）设计可以使用此法
b）沟槽
在中低密度的零件上任一端都可以压出沟槽 需要符合以下条件： ①半圆形或弧形沟槽深≤压坯总高度的30%； ②矩形沟槽平行于压制方向深度≤压坯总高度的20%
e）带尖角或细窄部分的压坯
模具细窄处强度低，易于在应力集中处断裂，必须将压坯的 尖角处设计成圆角，细窄部位应尽量设计成宽度在1mm以 上，在拐角处应有圆角过渡。
f）圆角和倒角
为了避免模冲出现尖薄边缘，倒角应设计成45°以上，或同时以圆弧过 渡，并有0.2mm的平台，这使得模具具有足够的强度，模冲倒角凸出部
2、从保证压坯质量的角度来考虑
a）压坯密度均匀性： 如下图（a）可以提高压坯的密度均匀性；图（b）采用凹 坑向下的方向压制，可以部分地减少凹坑的装粉，有助于改
善密度分布，凹坑越深改善越明显；图（c）凸脐上，因上 模冲下行，压坯上部密度提高以免因凸脐部分少装粉所带来 的密度偏低的不足。
b）提高压坯局部密度：将有螺旋齿的面作为上表面，可以提
Ⅱ
Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
1
1 1 1
1
2 1 2
2
2 3 3
有 /无
有 /无 有 /无 有 /无 有 /无
球面、斜面、螺旋齿等
粉末冶金的压坯形状设计：
制品压坯形状设计是在保证产品使用要求的情况下，从压制 过程（装粉、压制、脱模）、模具寿命、压坯质量等方面来 考虑。
(1)、应满足装粉均匀性要求：
最小壁厚不能小于1mm，齿厚需要在1mm以上，齿根及顶 部要有R0.3以上的过渡圆弧，这样才能是粉末易于流动和均 匀充填。
高齿部密度；将内圆弧及锥齿面向上也有助于提高局部的密度；
c）高精度面应在侧面
d）避免锥面压制皱纹：外锥大头朝上，内锥小头朝上；如 图（c）所示，外形用补偿装粉法，内形是用粉末侧向移动 成型法
3、考虑生产条件
简化模具结构：图（a1）方式需要上二下二的模具压制，图 （a2）则可以使用上一下二的方式压制；对于图（b），在 两个台阶相接处有一斜坡，很难解决密度差的问题，如果用 仿形装粉法可以大大降低密度差，且模具结构简单，生产效 率高，报废少