中南大學(xué)模具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、粉末冶金模具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、八 、刖言材料是中國(guó)四大產(chǎn)業(yè)之一，它包括有機(jī)高分子材料、復(fù)合材料、金屬材料及 無(wú)機(jī)非金屬材料。粉末冶金技術(shù)作為金屬材料制造的一種，以其不可替代的獨(dú)特 優(yōu)勢(shì)與其它制造方法共同發(fā)展。粉末冶金相對(duì)其它冶金技術(shù)來(lái)說(shuō)具有：成本低； 加工余量少；原料利用率高；能生產(chǎn)多孔材料等其它方法不能生產(chǎn)或著很難生產(chǎn) 的材料等優(yōu)勢(shì)。粉末冶金是制取金屬粉末以及將金屬粉末或金屬粉末與非金屬粉末混合料 成型和燒結(jié)來(lái)制取粉末冶金材料或粉末冶金制品的技術(shù)。 粉體成形是粉體材料制 備工藝的基本工序。模具是實(shí)現(xiàn)粉體材料成形的關(guān)鍵工藝裝備。 模具的設(shè)計(jì)要盡 可能的接近產(chǎn)品的形狀，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理表面光滑，減少應(yīng)力集

2、中，避免壓坯分層、 開(kāi)裂。模具本身要有一定的強(qiáng)度保證壓制的次數(shù)，不易變形。粉體模壓成形模具主要零件包括：陰模、芯桿、模沖。模具設(shè)計(jì)首先要廠家 提供產(chǎn)品圖，再確定成型的方式，收集壓坯設(shè)計(jì)的基本參數(shù)（包括：松裝密度、 壓坯密度、粉體的流動(dòng)性、及燒結(jié)收縮系數(shù)等。）來(lái)算得壓坯的尺寸。根據(jù)壓坯 形狀尺寸以及服役條件和要求來(lái)設(shè)計(jì)出成型模具尺寸，校核模具強(qiáng)度。最后在用模具試壓，若壓坯合格，則此模具復(fù)合要求。本次課程設(shè)計(jì)之前，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了熱處理原理與工藝、粉末冶金原理 等相關(guān)課程的知識(shí)。這次在老師的指導(dǎo)下，和同學(xué)的相互討論，自己查閱資料，基本上懂得了模 具設(shè)計(jì)的步驟和方法。相信經(jīng)過(guò)這次設(shè)計(jì)后，對(duì)以后的工作會(huì)

3、有很大的幫助。,設(shè)計(jì)任務(wù)0030-0J已知：零件材質(zhì)為Fe-0.6C，壓坯密度為6.72g/cm 3,原料粉末的松裝密度為2.58g/cm 3，年產(chǎn)量為50萬(wàn)件。二，壓坯設(shè)計(jì)1，產(chǎn)品零件分析由于蘭高度較小，且寬度較窄，可以采用帶臺(tái)階的陰模，因上下兩端面都帶有臺(tái)階，所以用組合模沖。考慮到產(chǎn)品的高度和厚度比較大，為防止壓坯密度不均，采用摩擦芯桿壓模結(jié)構(gòu)。2,壓縮比的確定我們已知：壓坯密度Y壓=6.72g/cm3原料粉末的松裝密度P 松=2.58g/cm3由此我們可知壓縮比（填裝系數(shù)） K =丫壓心松=2.60三，壓制成型與壓力機(jī)選擇1，壓制壓力的確定取單位壓制正壓力為 500Mpa。壓坯受壓橫截面

4、積：S正二nX (15 X 15-5 X 5)=628.3mm總的壓制壓力2F=PX S=500Mp Xa 628.3mm2=314.15kN2，壓制方式選擇2S側(cè)芯=nX 10X 30=942.5mm2S 側(cè)陰=nX 20 X 25+nX 30 X 5=2042.0mmS 側(cè)/S 正二(S側(cè)芯+S側(cè)陰)/ S 正二(942.5+2042.0 ) / 628.3=4.757.80摩擦芯桿壓制就可以滿足壓坯密度分布均勻性的要求，因此壓制方 式采用摩擦芯桿壓制。3，壓制類(lèi)型選擇因?yàn)椴捎玫氖谴笈可a(chǎn)，因此選擇自動(dòng)壓制。四，工藝參數(shù)1 ，裝粉高度確定由以上可以知道壓縮比 K=2.60，又壓坯高度為3

5、0mm軸向上壓坯 彈性后效取1.0%，燒結(jié)收縮率取1.5%。兩端面各留0.5mm的機(jī)加工 量。高度方向上的精整余量可不考慮。于是有：壓坯總高度 h 坯二h0(1-t 軸+S 軸)=30 (1-1.0%+1.5%) +2X 0.5=31.15mm 高度方向裝粉 H粉=h 坯*k=2.7 X 31.15=84.11mm 取 84mm 壓坯法蘭高度 h 法=5(1-1.0%+1.5%) +0.5=5.53mm法蘭部分裝粉高度為 H粉2=2.6 X 5.53=13.27mm2，脫模后壓坯尺寸變化h 坯 i=h 坯x t 軸+h 坯=31.46mmh 法 i=h法+ h 法 xt 軸=5.53+5.53

6、 x 1.0%=5.58mm由于壓坯外帶0.08mm。壓坯徑向彈性后效取 0.2%，徑向燒結(jié)收縮率取 0.8%。 臺(tái)階，不留機(jī)加工余量和精整余量，內(nèi)孔精整余量為內(nèi)孔直徑 D內(nèi)=10.02 (1-0.2%+0.8%) -0.08=10.00mm脫模后 D內(nèi) i=D內(nèi)+D內(nèi) x 0.2%=10.02mm法蘭部位外徑 D外法=29.90 (1-0.2%+0.8%) =30.08mm脫模后D外法i=D外法+D外法x 0.2%=30.14mm下部外徑 D外下=19.97 (1-0.2%+0.8%) =20.09mm 脫模后D外下i=D外下+D外下x 0.2%=20.13mm3, 燒結(jié)后尺寸的變化 高度方

7、向燒結(jié)收縮率為 1.5%，則壓坯總高h(yuǎn)坯2=h坯i-h坯i x 1.5%=30.99mm法蘭高度h法2=h法i-h法i x 1.5%=5.50mm徑向收縮率為 0.8%，則內(nèi)孔直徑 D 內(nèi) 2=D內(nèi) i -D 內(nèi) i x 0.8%=9.94mm法蘭部位外徑 D 外法 2=D 外法 1-D 外法 1 x 0.8%=29.90mm下部外徑D外下2=D外下i-D外下ix 0.8%=19.97mm4，精整內(nèi)精整余量為0.08mm其他部位無(wú)精整精整后 D內(nèi)=。內(nèi) 2+0.08=10.02mm5，機(jī)加工 根據(jù)零件尺寸確定機(jī)加工量 機(jī)加工后，壓坯總高 h 坯 3=h 坯 2-0.99=30.00mm法蘭壓坯

8、總高度h法二h法2-0.50=5.00mm 軸向尺寸，最終加工來(lái)保證長(zhǎng)度公差，比整形更經(jīng)濟(jì)。四，成型設(shè)備與壓制工具系統(tǒng)1，裝粉方式的選擇 因法蘭高度較小，寬度窄，用容量法裝粉，調(diào)節(jié)模腔粉末高度均 勻性。2，模架選擇 由于壓坯上下兩端都帶有臺(tái)階， 故要求使用組合上模沖來(lái)滿足壓坯裝 粉高度、粉末移動(dòng)成形和壓縮比、壓制速率一致等要求。查表49知 B 型模架滿足此要求。3，壓機(jī)類(lèi)型的選擇2S 正 =628.3mm2總壓制壓力 F=PX S=500Mp15+7+15+5=42mm取 42mm上沖頭 2 的內(nèi)徑為 20.09-0.020-0.041 mm外徑為 30.08-0.009 -0.025 mm內(nèi)

9、上模沖尺寸內(nèi)上模沖的高度應(yīng)大于松裝粉末的高度減去壓坯的高度加上外模沖的高度H上 i84-30+42=96mrp 取 100mm上沖頭1的內(nèi)徑為I0W0.005mm外徑為20.09-0.041 mm六、壓模零件加工1. 壓模零件材料的選擇查表得陰模材料選用GCr15,上下模沖材料選用T10A芯棒材料選用T10A。2. 壓模零件熱處理模具熱處理是模具加工的重要環(huán)節(jié)，是保證模具質(zhì)量和提高模具壽命的關(guān)鍵序，因此必須根據(jù)所選定的材料制定合理的熱處理工藝 陰模加工工藝流程：模沖加工工藝流程:熱處理工藝鍛造工藝：始鍛溫度10501100C 終鍛溫度850880C退火工藝：790810C保溫26h,以2030

10、C/h,冷卻到550C后爐冷或 空冷，退火態(tài)硬度170207HB淬火工藝：緩慢預(yù)熱至600 C，快速加熱至830 C，油冷回火工藝：150400C 硬度 5964HRC七、模具零件的技術(shù)要求1. 陰模要求 陰模高度應(yīng)能容納壓制所需的松散粉末，并使上、下模沖有良 好的定位和導(dǎo)向； 能保證壓坯外形的幾何形狀和尺寸精度； 工作面的粗糙度 Ra 0.8um; 工作表面要有高的硬度和良好的耐磨性； 在工作壓力下應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛性； 根據(jù)產(chǎn)品的批量和復(fù)雜程度，選擇合適的陰模材料 結(jié)構(gòu)上應(yīng)便于制造和維修，使用安全，操作方便 能使壓坯完好的脫出 平磨后需退磁2. 芯棒要求 保證壓坯內(nèi)腔的幾何形狀和尺寸精度 工作面的粗糙度 Ra 0.8um; 與上下模沖應(yīng)有良好的配合、定位和導(dǎo)向 工作段應(yīng)有高的硬度 平磨后需退磁3. 模沖要求 工作表面要有足夠高的硬度和良好的耐磨性，材料的選擇與處 理應(yīng)考慮有適當(dāng)?shù)捻g性; 上、下模沖對(duì)陰模和芯棒應(yīng)有良好的配合、定位和導(dǎo)向，并有 合理的配合間隙，復(fù)合的模沖（即有壓套時(shí)）應(yīng)能脫出壓坯 上下模沖的工作面和配合面的粗糙度 Ra 0.8um,非