中南大學(xué)模具設(shè)計設(shè)計說明

1、粉末冶金模具設(shè)計說明書、八 、刖言材料是中國四大產(chǎn)業(yè)之一，它包括有機高分子材料、復(fù)合材料、金屬材料及 無機非金屬材料。粉末冶金技術(shù)作為金屬材料制造的一種，以其不可替代的獨特 優(yōu)勢與其它制造方法共同發(fā)展。粉末冶金相對其它冶金技術(shù)來說具有：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。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。模具是實現(xiàn)粉體材料成形的關(guān)鍵工藝裝備。 模具的設(shè)計要盡 可能的接近產(chǎn)品的形狀，機構(gòu)設(shè)計合理表面光滑，減少應(yīng)力集

2、中，避免壓坯分層、 開裂。模具本身要有一定的強度保證壓制的次數(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)計的基本參數(shù)（包括：松裝密度、 壓坯密度、粉體的流動性、及燒結(jié)收縮系數(shù)等。）來算得壓坯的尺寸。根據(jù)壓坯 形狀尺寸以及服役條件和要求來設(shè)計出成型模具尺寸，校核模具強度。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。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)計的步驟和方法。相信經(jīng)過這次設(shè)計后，對以后的工作會

3、有很大的幫助。,設(shè)計任務(wù)0030-0J0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50萬件。二，壓坯設(shè)計1，產(chǎn)品零件分析由于蘭高度較小，且寬度較窄，可以采用帶臺階的陰模，因上下兩端面都帶有臺階，所以用組合模沖?？紤]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

4、面積：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=4.75<7.80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，壓制類型選擇因為采用的是大批量生產(chǎn)，因此選擇自動壓制。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

5、坯高度為30mm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

6、+5.53 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%。 臺階，不留機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

7、化 高度方向燒結(jié)收縮率為 1.5%，則壓坯總高h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其他部位無精整精整后 D內(nèi)=。內(nèi) 2+0.08=10.02mm5，機加工 根據(jù)零件尺寸確定機加工量 機加工后，壓坯總高 h 坯 3=h 坯 2-0.99=30.00m

8、m法蘭壓坯總高度h法二h法2-0.50=5.00mm 軸向尺寸，最終加工來保證長度公差，比整形更經(jīng)濟。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階， 故要求使用組合上模沖來滿足壓坯裝 粉高度、粉末移動成形和壓縮比、壓制速率一致等要求。查表49知 B 型模架滿足此要求。3，壓機類型的選擇2S 正 =628.3mm2總壓制壓力 F=PX S=500Mp<a 628.3mm=314.15kN裝粉高度為H粉=84mm查表 4-8 可知，液壓式壓機可以滿足要求?？梢赃x用 TPA250/3HP

9、型號的壓機。五、壓模主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計1 ，結(jié)構(gòu)組成模具由陰模、上沖模 1、上模沖 2、芯棒、下沖模 1 、下模沖 2、裝粉墊、墊塊、脫模座組成。2，尺寸計算（1）陰模尺寸陰模高度由粉末的松裝高度決定 H陰二H粉因此 H 陰=84mm取 85mm.陰模內(nèi)徑依前計算結(jié)果陰模臺階上端內(nèi)經(jīng) D外下=20.09mm陰模臺階下端內(nèi)徑 D外上=30.08mm 陰模內(nèi)臺階（端面至臺階的高度） 根據(jù)法蘭所需要的裝粉高度和上模沖伸進粉末的深度決定H=5.53+7=12.53mm 取 13mm陰模外臺階取 45mm.陰模外徑陰模上部外徑取4O+0.015+o.oiomm下部外徑取60+0.015+o.oio mm模

10、套內(nèi)徑模套內(nèi)徑取 40-0.010 -0.015 mm。（2）模沖尺寸取 H 下=15mm, H上=7mm下模沖尺寸應(yīng)保持壓坯法蘭高度尺寸 , 下模沖高度應(yīng)等于陰模高度減去內(nèi)臺 階深度下模沖高度H下=85-13=72mm下沖頭的內(nèi)徑為10+O.O2O+o.oo5mm外徑為20.09-0.041 mm。裝粉墊高度等于法蘭松裝高度與壓坯法蘭高度之差13.27-5.53=7.74mm ，取 8mm芯桿尺寸分為上芯桿和下芯桿 上芯桿高度應(yīng)稍小于或等于內(nèi)上模沖與壓坯高度和100+33.15=133.15mm取(133± 0.5 ) mm下芯桿高度稍大于松裝粉高度84mm取90mm取( 89&#

11、177; 0.5 )mm芯桿外徑=D內(nèi)=10.00mm芯桿外徑為 100 -0.011 mm。外上模沖尺寸外上模沖的端面至臺階高度應(yīng)為 H外臺=7mm臺階高度為H外臺'=15mmH上 2>15+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)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 i>84-30+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

12、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2030C/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

13、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）應(yīng)能脫出