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1、 粉末冶金模具设计说明书题 目 ：粉末冶金多台面零件压制实例 学 生 ： 田国建 指导教师 ： 周 瑞 班 级 ： 冶金一班 学 号 ： 0945562124目 录1前言-22设计目标-33压坯及模压零件选材-34压坯设计-34.1压坯形状设计-34.2压坯密度设计-45压模结构设计要求及具体尺寸设计-55.1压模结构设计要求-55.2压模零件尺寸设计-65.2.1阴模尺寸设计-65.2.2芯棒尺寸设计-65.2.3上下模冲尺寸设计-76.1各零件加工流程-76.2各零件热处理-87强度校核-88整体压制过程简介-9-101前言： 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
2、料成型和烧结来制取粉末冶金材料和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型的关键工艺装备。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、压坏密度、粉体的流动性、及烧结收缩系数等。)来算得压坯的尺寸。根据压坏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。最后再用模具试压，若压坯合格，则此模具符合要求。 这次在老师
3、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。2设计目标： 本课程设计的任务是生产一批铁质多台面模坯，其形状和尺寸如下图：3压坯及模压零件选材3.1压坯材料选用水雾化铁粉MP32，松装密度为2.52g/cm3,生坯密度为6.80 g/cm3，压制压力位447MPa。3.2模压零件材料都选用耐磨耐压合金工具钢GCr15。4压坯设计4.1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、质量的响。应从几
4、个方面综合考虑：从装粉和压坏密度的均匀性考虑;从压坏脱模的角度考虑;从减小模压成形难反、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、压坏密度、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。铁基制品烧结收缩率一般为0.52.0%。综合考虑压坯形状如下图：4.2压坯密度设计铁基制品有低中高的强度要求之分，压坯密度通常设计为5.67.1 g/3 (15%左右孔隙度)。成形压力达到700MPa。本产品的压坯密度取6.80g/3 ，压缩比K=6.8/2.52=2.7，成形压力为447MPa。5压模结构设计要求及具体尺寸设计5.1压模结构设计要
5、求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。阴模要求：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；能保证压坯外形的几何形状和尺寸精度；工作面的粗糙度Ra0.8um；工作表面要有高的硬度和良好的耐磨性；在工作压力下应具有足够的强度和刚性； 根据产品的批量和复杂程度，选择合适的阴模材料结构上应便于制造和维修，使用安全，操作方便能使压坯完好的脱出平磨后需退磁。芯棒要求：保证压坯内腔的几何形状和尺寸精度工作面的粗糙度Ra0.8um；与上下模冲应有良好的配
6、合、定位和导向工作段应有高的硬度平磨后需退磁。模冲要求：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；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）应能脱出压坯上下模冲的工作面和配合面的粗糙度Ra0.8um，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、芯棒之间的摩擦有关部位应能保证垂直度、平行度和同轴度等技术要求平磨后需退磁。5.2压模零件尺寸设计5.2.1阴模尺寸设计阴模内径D=Dcp（1+c-e），查表得：Dcp=60，c=0.10%，e=0.30%。则D=59.88mm。阴模壁厚一般为1030
7、，这里先取20mm，则阴模外径D=100mm。阴模高度的计算公式为：HfH 粉 + H上 + H下。（其中：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1050mm，这里取25mm。由于压坯前后质量不变，则302X216-102X135-202X81=（302-102）X H 粉 ，则求得H 粉 =185mm，则Hf185+25+0=210mm。5.2.2芯棒尺寸设计芯棒内径d=dcp(1+c-e)=19.96mm。5.2.3上下模冲尺寸设计根据压制要求，上模冲分别取高度185mm和130mm，内径与压坯
8、相符合。下模冲，查公式得，H=Hf+（2530mm）=210+25=235mm。6各零件加工流程及热处理6.1各零件加工流程阴模加工工艺流程：芯棒加工工艺流程：模冲加工工艺流程：6.2各零件热处理锻造工艺：始锻温度10501100 终锻温度 850880；退火工艺：790810保温26h，以2030h，冷却到550后炉冷或空冷，退火态硬度170207HB；待添加的隐藏文字内容2淬火工艺：缓慢预热至600，快速加热至830，油冷；回火工艺：150400 硬度5964HRC。7强度校核压制过程中阴模采用合金工具钢GCr15，查表得：按第二强度理论建立条件：其中：m=R/r=100/60=1.67；
9、 查表得：铁的v=0.28； P侧=vp/（1-v）=0.28x447/(1-0.28)=173.83MPa; b= 173.83(3.79/1.79+0.28)=408MPa1617MPa综上所述，满足强度条件。8整体压制过程简介压制这个零件的共步顺序如下：当模冲、阴模、芯棒位于其最高位置时，用铁粉充填阴模型腔；上模冲下行与粉末体接触；粉体处于压制的初期阶段：上模冲（内上模冲速度快些）与阴模都下行，芯棒下行，下模冲略微下行；上模冲缓慢下行并由限位器限位；上下模冲双向压制粉末；开始脱模：阴模略微下行，芯棒下行，上模冲上移；上模冲退出；当阴模板的顶面与下模冲平齐时，将压坯顶出，压坯由装粉靴推出。阴模板与下连接板接着回到装粉位置，开始下一个压制循环。
