精品資料（2021-2022年收藏）模具設(shè)計說明書3

1、湖南工業(yè)大學(xué)課 程 設(shè) 計資 料 袋 冶金工程 學(xué)院（系、部） 2011 2012 學(xué)年 第 1 學(xué)期 課程名稱 粉末冶金模具設(shè)計 指導(dǎo)教師 郭 峰 職稱 副教授 學(xué)生姓名 柏 飛 專業(yè)班級 金屬091 學(xué)號 09395910102 題 目 黑色有色金屬線材拉制模坯（11-4.7）模具設(shè)計 成 績 起止日期 2011年12月12日 2011年12月25日 目 錄 清 單序號材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設(shè)計任務(wù)書1份2課程設(shè)計說明書1份3課程設(shè)計圖紙5張456湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書20112012 學(xué)年第 1 學(xué)期冶金工程 學(xué)院（系、部） 金屬材料與熱處理技術(shù) 專業(yè) 金屬091 班級課

2、程名稱： 粉末冶金模具設(shè)計 設(shè)計題目： 黑色有色金屬線材拉制模坯（11-4.7）模具設(shè)計完成期限：自 2011 年 12 月 12 日至 2012 年 12 月 25 日共2 周內(nèi)容及任務(wù)一、設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù)（1）硬質(zhì)合金成分 8Co-92WC（2）硬質(zhì)合金混合料松裝密度 3.2 g/3（3）硬質(zhì)合金壓坯密度 8.7 g/3（4）硬質(zhì)合金壓坯彈性后效 1.2（5）硬質(zhì)合金收縮率 20（6）硬質(zhì)合金壓縮比 2.7二、設(shè)計任務(wù)（1）硬質(zhì)合金產(chǎn)品模具設(shè)計三、設(shè)計工作量（1）繪制模具零件圖1套（2）設(shè)計說明書1份進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容2011.12.12布置設(shè)計任務(wù)、講課；設(shè)計準(zhǔn)備、確定設(shè)計技術(shù)參

3、數(shù)2011.12.132011.12.16設(shè)計計算2011.12.172011.12.23制圖2011.12.242011.12.25書寫說明書、答辯主要參考資料1 熊春林.粉體材料成形設(shè)備與模具設(shè)計.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20072 周盛安.硬質(zhì)合金制造工藝學(xué).自貢硬質(zhì)合金有限公司，20063 機(jī)械設(shè)計實用手冊編委員.機(jī)械設(shè)計手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20084 周書助.粉末冶金材料.湖南冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院，20025 陳楚軒.硬質(zhì)合金質(zhì)量控制原理.自貢硬質(zhì)合金有限公司，2007指導(dǎo)教師（簽字）： 郭 峰 2011年 12 月 10 日系（教研室）主任（簽字）： 王生朝 2011年 12 月

4、 10 日 模具設(shè)計說明書課 題 粉末冶金模具設(shè)計 院（系） 冶金工程學(xué)院 專 業(yè) 金屬材料與熱處理 班 級 金屬091 姓 名 柏飛 學(xué) 號 09395910102 2011 年 12月湖南工業(yè)大學(xué)冶金工程學(xué)院課程設(shè)計答辯評價表專業(yè)金屬材料與熱處理技術(shù)班級金屬091學(xué)號09395910102姓名柏 飛題目黑色有色金屬線材拉制模坯（11-4.7）模具設(shè)計問題與回答情況指導(dǎo)教師： 年 月 日湖南工業(yè)大學(xué)冶金工程學(xué)院課程設(shè)計評閱表專業(yè)金屬材料與熱處理技術(shù)班級金屬091學(xué)號09395910102姓名柏 飛題目黑色有色金屬線材拉制模坯（11-4.7）模具設(shè)計指導(dǎo)教師評語評定等級指導(dǎo)教師： 年 月 日前

5、言材料是中國四大產(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(jī)構(gòu)設(shè)計合理表面光滑，減少應(yīng)力集中，避免壓坯分層、開裂。模具本身要有一定的強度保證

6、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。本課程設(shè)計主要針對手動壓模，壓制硬質(zhì)合金產(chǎn)品，屬于比較簡單的模具。盡管如此，但對我們初學(xué)者也是一種挑戰(zhàn)、一次很有意義的鍛煉。為此，我抱著非常嚴(yán)肅、認(rèn)真的態(tài)度來完成本次課程設(shè)計。敬請期待！1 設(shè)計任務(wù)本課程設(shè)計的任務(wù)是生產(chǎn)一批黑色有色金屬線材拉制模坯，其形狀尺寸如

7、下 圖：型號DHdhh1h2Re11-5.222205.22.82.573141.21.1 產(chǎn)品分析由產(chǎn)品圖可知H/D<3，因此，該產(chǎn)品適合單向壓制。產(chǎn)品的斜邊角度不大，因此，裝粉比較容易，可用單從頭壓制。產(chǎn)品內(nèi)部的斜角可直接做在芯桿上。菱角的倒角不長，可適合用上沖頭壓制。1.2 材質(zhì)的選擇該模具生產(chǎn)的產(chǎn)品用于拉制模坯，對產(chǎn)品的強度及耐磨性能要求很高，再根據(jù)客戶所提供的要求，綜合考慮選用硬質(zhì)合金材料YG8作為材質(zhì)。2 壓坯設(shè)計2.1 壓坯形狀設(shè)計壓坯形狀應(yīng)盡可能與產(chǎn)品零件相同或相近（近凈成形），滿足產(chǎn)品的功能要求。同時，還應(yīng)考慮壓制成形過程（裝粉、壓制、脫模）的要求及壓模結(jié)構(gòu)和剛度等對壓

8、坯形狀、尺寸、質(zhì)量的影響。應(yīng)從幾個方面綜合考慮：從裝粉和壓坯密度的均勻性考慮；從壓坯脫模的角度考慮；從減小模壓成形難度、簡化模具結(jié)構(gòu)考慮；從模具零件強度和使用壽命考慮等。燒結(jié)收縮率與混合料成分、粒度、壓坯密度、燒結(jié)工藝有關(guān)。它通常以不出現(xiàn)分層的最大密度（或壓制壓力）確定燒結(jié)收縮率。硬質(zhì)合金生產(chǎn)時，常常采用收縮系數(shù)。一般粉末料比顆粒料的收縮系數(shù)大；石蠟料比橡膠料收縮系數(shù)大；縱向（軸向）比橫向（徑向）的收縮系數(shù)稍大。在收縮系數(shù)的選取時，長條產(chǎn)品的長度比寬度大；外徑比內(nèi)孔大；手動壓制比自動壓制大。鐵基制品燒結(jié)收縮率一般為0.52.0，當(dāng)添加銅后可抵消收縮，使收縮為零；硬質(zhì)合金制品收縮率一般為1720

9、。硬質(zhì)合金收縮系數(shù)可見教科書P162表6-4，查表取外徑和高燒結(jié)收縮系數(shù)為1.2，內(nèi)經(jīng)燒結(jié)收縮系數(shù)為1.18。綜合考慮壓坯形狀如下圖： 2.2 壓坯密度設(shè)計硬質(zhì)合金壓坯的密度通常設(shè)計為8.58.8 g/3 (35%左右孔隙度)，單位成形壓力約200300MPa；鐵基產(chǎn)品有低中高的強度要求之分，壓坯密度通常設(shè)計為5.67.1 g/3 (15%左右孔隙度)。成形壓力達(dá)到700MPa。本產(chǎn)品的壓坯密度取8.7g/3 。3 壓模結(jié)構(gòu)設(shè)計粉體模壓成形模具主要零件包括：陰模、芯桿、模沖。在進(jìn)行模具零件結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)考慮壓制成形過程要求、安全（人身、設(shè)備、模具）要求、與模架連接要求、裝配要求、制造要求等。陰

10、模：結(jié)構(gòu)特征有整體模、拼模、可拆模。注意應(yīng)力集中部位和入口倒角、脫模錐度。模沖：注意與陰模和芯桿的定位和導(dǎo)向作用；配合與非配合段；不能倒角部位。芯桿：自動壓力機(jī)用芯桿應(yīng)有自動調(diào)心作用。根據(jù)產(chǎn)品的形狀，采用單向壓制，頂出式脫模。4 壓模零件尺寸計算粉末的松裝密度為=3.2 g/,壓坯的密度為=8.7 g/，沖頭與陰模之間的配合間隙為0.02mm0.05mm，取0.04mm。壓縮比為K=/=2.7。因此，裝粉高為=×K=64.8mm。4.1 陰模尺寸陰模的計算公式為：HH 粉 + H上 + H下H上 上模沖定位高度H下 下模沖定位高度H粉 粉體松裝高度下模沖的定位高度H下是根據(jù)下模沖與陰

11、模之間的裝配需要而選定的。一般取1030mm。手動模的定位高度要比自動模大些。這里取H下=15mm。對于手動模，應(yīng)該考慮在陰模上加一個高度H上，一般在陰模上端流510mm。這里去H上=8.2mm。因此，HH 粉 + H上 + H下=64.8+8.2+15=88mm。陰模內(nèi)徑等于壓坯外徑為26.4mm，陰模壁厚一般為1030mm,取15mm。4.2 下模沖、芯桿尺寸下模沖高度去15mm。芯桿的長度應(yīng)不超過陰模上端面或略短一點，以便與自動送粉，但不宜過低，以免引起夾粉，磨損芯桿。取下模沖芯桿總長度為85mm下沖頭的內(nèi)徑為26.4-2×0.04=26.32mm,芯桿的直徑為6.134mm。

12、4.3 上模沖尺寸上沖頭長度要比陰模稍長一些，取88+5=93mm。上沖頭的內(nèi)徑為6.134+2×0.04=6.214mm,外徑為26.4-2×0.04=26.32mm。4.4 限位器尺寸限位器高度為93+15+24-88=44mm。內(nèi)徑為27mm，外徑56.4mm。5 壓模零件材料的選擇查表得陰模，下模沖、芯桿，材料都選用GCr15。6 壓模零件熱處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，落料鍛造車削等熱處理與模套壓配磨兩平面電加工內(nèi)型面研磨內(nèi)型面退磁檢驗編號入庫退火因此必須根據(jù)所選定的材料制定合理的熱處理工藝。6.1 陰模加工工藝流程：落料

13、車削等熱處理磨削外型面研磨外型面退磁檢驗編號入庫與接桿配合（釬焊、壓配等）磨削基準(zhǔn)面6.2 芯棒加工工藝流程6.3 模沖加工工藝流程落料鍛造車削等熱處理磨削兩端面磨削外圓電加工內(nèi)腔磨削外型面退磁檢驗編號入庫退火研磨內(nèi)外型面6.4 熱處理工藝鍛造工藝：始鍛溫度10501100 終鍛溫度 850880退火工藝：790810保溫26h，以2030h，冷卻到550后爐冷或空冷，退火態(tài)硬度170207HB淬火工藝：緩慢預(yù)熱至600，快速加熱至830，油冷回火工藝：150400 硬度5964HRC工藝曲線：7 模具零件的技術(shù)要求7.1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

14、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Ra0.8um；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7.2 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Ra0.8um；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7.3模沖要求1）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；2）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)能脫出壓坯3）上下模沖的工作面和配合面的粗糙度Ra0.8um，非工作段的外徑可適當(dāng)縮小，內(nèi)徑可適當(dāng)放大，減少精加工量和陰模、芯棒之間的摩擦4）有關(guān)