毕业设计（论文）
题目:粉末冶金及模具设计
专业:数控应用技术
班
成都电子机械高等专科学校
二〇〇七年六月
摘要
本文主要围绕粉末冶金及模具设计开展了以下几方面的研究
1、在粉末冶金技术的特点及其在新材料中的作用进行研究，重点介绍了粉末冶金在工业中的重要性及其压制步骤。
2、在粉末冶金工艺中，根据产品的要求选择金属粉末或非金属粉末为原材料来压制。
3、在粉末冶金模具设计原理方面，本文重点围绕精整模具设计进行研究，归纳、总结并提出了精整模具三个关键零部件(芯棒、模冲、阴模)。
关键词：粉末冶金粉末冶金模具精整
Abstract
This text was main circumambience powder metallurgy and molding tool design to open an exhibition the following several aspect of research
1,carry on research in the new function within material in the characteristics of technique of the powder metallurgy and it,point introduction the powder metallurgy is in the industry of importance and
it inhibit a step。
2,in the powder metallurgy the craft,according to the metals powder of the request choice or nonmetal powder of product for original material to inhibit。
3,at the molding tool design of the powder metallurgy principle,this text point around Jing's whole molding tool design carry on research and induce,summary and put forward Jing the whole key with three molding tool zero partses(Xin stick,mold blunt,Yin mold)new of classification method。
Key Words:Craft and material of the powder metallurgy
Powder metallurgy molding tool The Jing is whole
目录
摘要 (2)
关键词：粉末冶金粉末冶金模具精整 (3)
Abstract (3)
目录 (5)
第１章绪论 (11)
1.1粉末冶金工艺及制品简介 (11)
1．2粉末冶金技术的作用和发展 (12)
1.2.1新材料技术的发展趋势和特点 (13)
1.2.2新材料技术前沿研究领域 (15)
1.2.3粉末冶金技术的特点及其在新材料研究中的作用 (17)
1.2.4粉末冶金学科优先发展方向 (18)
1.3粉末冶金模具技术概况 (19)
1.3.1主要内容 (20)
第二章粉末冶金基础知识 (21)
2.1粉末的化学成分及性能 (21)
2.1.1粉末的化学成分 (21)
2.1.2粉末的物理性能 (22)
2.1.3粉末的工艺性能 (22)
2.2粉末冶金的机理 (24)
2.2.1压制的机理 (24)
2.2.2等静压制 (24)
2.2.3粉末轧制 (25)
2.2.4粉浆浇注 (26)
2.2.5挤压成形 (26)
2.2.6松装烧结成形 (27)
2.2.7烧结的机理 (27)
2.3粉末冶金工艺 (28)
2.3.1粉末制备 (28)
2.3.2粉末的预处理 (28)
2.3.4成形 (30)
2.4烧结 (31)
2.4.1烧结的方法 (31)
2.4.2影响粉末制品烧结质量的因素 (32)
2.5后处理 (33)
2.5.1复压 (34)
2.5.2浸渍 (34)
2.5.3热处理 (34)
2.5.4表面处理 (35)
2.6粉末冶金零件结构的工艺性 (35)
2.7粉末冶金材料 (36)
2.7.1硬质合金 (36)
2.7.2粉末高速钢 (39)
2.7.3铁和铁合金的粉末冶金 (39)
2.7.4摩擦材料和减摩材料 (40)
第三章粉末冶金模具设计原理 (43)
3.1粉末冶金概述 (43)
3.1.1粉末冶金及其制品 (43)
3.1.2粉末冶金的生产流程 (45)
3.2粉末冶金模具设计 (46)
3.2.1形状和精整方式分类 (46)
3.2.2精整余量设计与精整压力计算 (49)
3.2.3精整模具零件结构设计 (57)
3.2.4精整模具主要零件设计和尺寸计算 (59)
3.2.5精整模架 (67)
第四章总结 (70)
致谢 (72)
参考文献 (75)
第１章绪论
1.1粉末冶金工艺及制品简介
粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。但其模具和金属粉末成本较高，批量小或制品尺寸过大时不宜采用。粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比，具有以下特点：
1．粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的，因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复
合材料和制品。
2．提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末，凝固速度极快、晶粒细小均匀，保证了材料的组织均匀，性能稳定，以及良好的冷、热加工性能，且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制，可提高强化相含量，从而发展新的材料体系。
3．利用各种成形工艺，可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件，大量减少机加工量。提高材料利用率，降低成本。
粉末冶金的品种繁多，主要有：钨等难熔金属及合金制品；用Co、Ni等作粘结剂的碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）等硬质合金，用于制造切削刀具和耐磨刀具中的钻头、车刀、铣刀，还可制造模具等；Cu合金、不锈钢及Ni等多孔材料，用于制造烧结含油轴承、烧结金属过滤器及纺织环等。随着粉末冶金生产技术的发展，粉末冶金及其制品将在更加广泛的应用。
1．2粉末冶金技术的作用和发展
材料是人类用以制成用于生活和生产的物品、器件、构件、机器及其它产品的物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。所谓新材料，指的是那些新出现或正在发展中的具有传统材料所具备的优异性能的材料。从人类科技发展史中可以看到，近代世界已经历了两次工业革命都是以新材料的发现和应用为先导的。钢铁工业的发展，为18世纪以蒸汽机的发明和应用为代表的第一次世界革命奠定了物质基础。本世纪中叶以来，以电子技术，特别是微电子技术的发明和应用为代表的第二次世界革命，硅单晶材料则起着先导和核心作用，加之随后的激光材
料和光导纤维的问世，使人类社会进入了“信息时代”，因此，可以预料，谁掌握了新材料，谁就掌握了21世纪高新技术竞争的主动权！
1.2.1新材料技术的发展趋势和特点
纵观国际新材料研究发展的现状，西方主要工业发达国家正集中人力、物力，寻求突破，美国、欧共体、日本和韩国等在他们的最新国家科技计划中，都把新材料及其制备技术列为国家关键技术之一加以重点支持，非常强调新材料对发展国民经济、保卫国家安全、增进人民健康和提高人民生活质量等方面的突出作用。
我国对新材料及其制备技术历来非常重视，一直作为一个重要的领域被列入我国自1956年以来的历次国家科技发展规划之中。在我国863高技术中，新技术材料又是七大重点领域之一。经过40余年的努力，已在许多方面取得显著进展，一大批新材料已成功地应用于国防和民用工业领域，有些新材料的研究居国际领先水平，为我国新材料及其制备技术在21世纪初的持续发展奠定了较好的基础。
新材料及其制备技术的研究将对世界经济发展产生重大影响，其发展趋主要体现在：
（1）功能材料向多功能化、集成化、小型化和智能化方向发展；
（2）结构材料向高性能化、复合化、功能化和低成本化方向发展；
（3）薄膜和低维材料研帛发展迅速，生物医用材料异军突起；
（4）新材料制品的精加工技术和近净形成形技术受到高度重视；
（5）材料及其制品与生态环境的协调性倍受重视，以满足社会可持续发展的要求；
（6）材料的制备及评价表征技术日受重视，材料制备与评价表征新技术、新装备不断涌现；
（7）材料在不同层次（微观、介观和宏观）上的设计发展迅速，已成为发展新材料的重要基础。
综上所述，当今新材料及其制备技术的发展趋势具有以下几个特点：
（1）新材料技术是现代工业和高技术发展中的共性关键技术，材料科学技术已成为当代和下世纪初最重要的、发展最快的科学技术之一。信息、能源、农业和先进制造等技术领域的发展都离不开新材料及其制备技术的发展；
（2）综合利用现代先进科学技术成就，多学科交叉，知识密集，导臻新材料及其制备技术的投资强度大、更新换代快，经济效益和社会效益巨大；
（3）新材料的制备和质量的提高更加依赖于新技术、新工艺的发展和精确的检测控制技术的应用。对制备技术的重视与投入直线上升，极大地加速了基础材料的发展和传统产业的改造。
（4）对材料基础性、先导性的认识已形成共识。材料的研帛和发展既要与器件的研帛密切配合，又要注意到自身的系统性和超前性，这样才有利于材料实现跨跃发展。
1.2.2新材料技术前沿研究领域
进入20世纪90年代以来，材料科学技术的发展异常迅速。材料科学与生命科学、信息科学、认知科学、环境科学等共同构成了当代科学技术的前沿。展望21世纪，基于物理、化学、数学等自然科学与电子、化工、冶金等工程技术最新成就的材料科学技术前沿主要如下：
微电子材料主要是大真径（400mm）硅单晶及片材技术，大直径（200mm）硅片外延技术，150mmGaAs和100mmInP晶片及其以它们为基的III－V族半导体超晶格、量子阱异质结构材料制备技术，GeSi合金和宽禁带半导体材料等。
新型光子材料主要是大直径、高光学质量人工晶体制备技术和有机、无机新型非线性光学晶体探索，大功离半导体激光光纤模块及全固态（可调谐）激光技术，有机、无机超高亮度红、绿、兰之基色材料及应用技术，新型红外、兰、紫半导体激光材料以及新型光探测和光存储材料等。
稀土功能材料主要是高纯稀土材料的制备技术，超高磁能稀土永磁材料大规模生产先进技术，高性能稀土储氢材料及相关技术。
生物医用材料高可靠性植入人体内的生物活性材料合成关键技术，生物相容材料，如组织器字替代材料，人造血液，人造皮和透析膜技术，以及生物新材料制品性能、质量的在线监测和评价技术。先进复合材料主要是复合材料低成本制备技术，复合材料的界面控制与优化技术，不同尺度不同结构异质材料复合新技术。
新型金属材料主要是交通运输用轻质高强材料，能源动力用高温耐蚀材料，新型有序金属间化合物的脆性控制与韧化技术以及高可靠性生产制造技术。
先进陶瓷材料主要是信息功能陶瓷的多功能化及系统集成技术，高性能陶瓷薄膜、异质薄膜的制备、集成与微加工技术，结构陶瓷及其复合材料的补强、韧化技术，先进陶瓷的低成本、高可靠性、批量化制备技术。高温超导材料主要是高温超导体材料（准单晶和织构材料）批量生产技术，可实用化高温超导薄膜及异质结构薄膜制备、集成和微加工技术研究开发等。
环境材料主要是材料的环境协调性评价技术，材料的延寿、再生与综合利用新技术，降低材料生产资源和能源消耗新技术。
纳米材料及技术主要是纳米材料制备与应用关键技术，固态量了器件的制备及纳米加工技术。
智能材料主要是智能材料与智能系统的设计、制备及应用技术。
材料的制备与评价技术主要是材料精密制备、近净形成形技术与智能加工技术，材料表面改性技术的低成本化途径与批量生产技术，材料微观结构的模型化技术、智能化控制及动实时监测分析技术，不同层次的设计、性能预测和评价表征新技术。
1.2.3粉末冶金技术的特点及其在新材料研究中的作用
粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。
（1）粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料（如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等）具有重要的作用。
（2）可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。
（3）可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。
（4）可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料等。
（5）可以实现净近形成形和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的资源和能源消耗。
（6）可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料，是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。
1.2.4粉末冶金学科优先发展方向
（1）发展粉末制取新技术、新工艺及其过程理论。重点是超细粉末和纳米粉的制备技术，快速冷凝制备非晶、准晶和微晶粉末技术，机械合金化技术，自蔓延高温合成技术，粉末粒度、结构、形貌、成分控制技术。总的趋势是向超细、超纯、粉末特性可控方向发展。（2）建立以“净近形成形”技术为中心的各种新型固结技术及其过程模过程理论，如粉末注射成形、挤压成形、喷射成形、温压成形、粉末锻造等。
（3）建立以“全致密化”为主要目标的新型固结技术及其过程模拟技术。如热等静压、拟热等静压、烧结－热等静压、微波烧结、高能成形等。
（4）粉末冶金材料设计、表征和评价新技术。粉末冶金材料的孔隙特性、界面问题及强韧化机理的研究。
1.3粉末冶金模具技术概况
在现代科学技术发展史中，粉末冶金技术的发展具有十分重要的作用。粉末冶金已经被公认是一门制造各种机械零件的重要而经济的成形技术，它具有获得最终尺寸和形状的零件，不需要或仅需要很少机械加工的特性。粉末冶金零件是粉末冶金工业的主导产品，是重要的机械基础件。作为一种高效、优质、精密、低耗、节能制造机械零件的先进技术，粉末冶金适合于大批量生产各种机械零件，特别是用一般方法难以加工的形状复杂的零件，因而具有极大的竞争力。随着经济全球化和科学技术的迅猛发展，粉末冶金(Powder Metallurgy，简称P/M)技术也得到了前所未有的发展，我国粉末冶金行业己发展成为一个具有相当生产规模的新兴行业。“八五”以来，我国粉末冶金制品的总产值己增长了3倍多，产量增长也超过2倍。1998年粉末冶金行业38家骨干企业共完成粉末冶金零件产量24463t，工业总产值80987.8万元，产品销售收入66983.9万元，利润总额1607.2万元，基本上满足了国家重点产品在汽车、摩托车、农机、家电等行业的配套需求，在国民经济中的地位和作用有了较大的提高。
模具工业是国民经济的基础产业，模具工业的发展水平标志着一个国家的工业水平和产品的开发能力。无论是在汽车工业中新车型的开发与批量生产，还是机电及家电和轻工业产品等都与模具制造技术业息息相关。对于粉末冶金行业也毫不例外，模具是发展粉末冶金机械零件的关键之一，制品的尺寸精度与成形或精整模具尺寸精度密切相关，特别是异形复杂、几何尺寸精度高的零件，其精度主要靠模具保证。成形或精整模具精度依赖于模具的加工精度和设计参数选用的准确性，大批量生产时还与模具的耐磨性有关。就目前有限的资料来分析，在P/M模具工艺技术方面，国内外先进水平的P/M模具技术发展到今天，己可做出精度达IT6级，使用寿命长达10万件/套以上的高品质模具。P/M模具今后的研究方向仍然是在模具材料、加工精度、模具寿命、模具CAD/CAM/CAE、快速响应制造技术等方面，以期对粉末冶金产品的快速开发与生产以及快速响应市场需求，并提高产品品质和降低生产成本。
1.3.1主要内容
研究粉末冶金工艺特点:其主要包括采用怎样的粉末冶金压制和精整的分类方法；研讨并精确选择成型压力和精整压力的计算公式；压坯密度分布研究和精整余量设计等。
研究粉末冶金模具结构和工艺特点：其主要包括压模和精整模结构设计；模架的形式与归类并建立相应的数据库文件：模具主要零件的尺寸计算和材料的选择并建立相应基于特征造型和参数化造型的数据库文件。
第二章粉末冶金基础知识
2.1粉末的化学成分及性能
尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。
2.1.1粉末的化学成分
常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。
模具设计基本思路
第一部分模具设计基本思路 1、设计前的准备工作： 在进行模具设计之前，必须要有①经用户确认的塑胶件产品图；②塑胶件的成形材料及收缩率；③所用注塑机的参数；④模具要求：a、取数；b、浇注系统类型；c、塑胶件的脱模方式等等；⑤模具的成本预算； 模具设计人员，首先要务是熟悉须做模具的产品，对产品图进行确认，检查尺寸、公差等是否表达清楚，以及产品图里所要求的技术要求是否合理。 对塑胶件的成形材料的特征有所了解，如流动性如何，结晶性如何，材料的热性如何，将对模温有较大的影响。另材料的收缩率的选取是至关重要的一个环节将直接影响产品的尺寸。 与模具相关的注塑机主要参数：最大注塑量、注塑力、锁模力、行程、最大模具厚度、最小模具厚度、喷嘴球半径等。 产品取数，浇注系统类型，产品的脱模方式是决定模具设计方案的主要因素。 模具设计方案的取舍需由模具成本预算来决定。 2、模具设计基本要领 ①设计依据 设计者主要依据两种方式进行：一是依据客户提供的产品图；二是依据客户提供的样品，在样品上提取重要的设计信息；利用前二者依据来制定浇口形式，位置及产品的分型面。
②模具设计总体方案的确定，主要包括：绘制模具设计方案图，确定分型面的位置，型腔的分布和模胚选定，确定型腔，镶件的软廓尺寸，确定选用零件的材料，规格，列出材料清单等。 ③模具详细设计 对模具设计方案进行详细化，对各型腔尺寸进行细化，拆分零件图，完成装配图的设计。 ④模具工艺设计 模具工艺设计主要包括：一是模芯在目前加工条件下的可加工性；二是工艺编制，数控编程，电极设计。
第二部分产品分型面的选取 产品分型面通俗的讲是定模型腔板与动模型腔板的结合面，也是产品脱模掉落的地方，产品分型面的选取是最基本和最重要的一个环节。 选取分型面时，一般应遵循下列原则： ①选取产品在模具分开时，不影响侧向凹凸位置。 ②选取产品在模具分开时，可粘附在动模侧的位置。 ③选取产品分型面不明显且易加工的位置。 ④选取产品平面或能贯通加工的分型面形状。 客户有特殊要求的，应根据客户的要求进行选取，选取分型面应尽可能考虑产品的形状、尺寸、产品厚度、产品性能及填充状况，成形效率及成形的可操作性等。
粉末冶金新技术在烧结齿轮中的应用 烧结齿轮的性能与粉末冶金工艺密切相关，不同工艺和技术路线生产的齿轮，性能差异很大，而粉末冶金技术的发展促进了烧结齿轮性能的提高和尺寸的稳定。文章作者根据其多年从事粉末冶金齿轮生产与科研的实践经验分析和评述了近年来发展起来的温压成形、高速成形、烧结硬化、高温烧结、熔渗和齿轮表面致密化等技术及其在齿轮制造中的应用，采用温压成形、高速成形、烧结硬化、高温烧结或溶渗等新技术配合表面数字化，可望同时实现高密度、低成本和高精度的齿轮生产。 作为传动系统重要零件的齿轮，一般都是通过机械加工法制成的。但是随着汽车工业的发展，对齿轮等零件的要求越来越高，在成本、交货日期和噪音等方面机加工齿轮难以满足要求；而粉末冶金则是项能制造形状复杂零件的技术，可以节料、节能、省工、优质，适合大批量生产，能满足汽车工业对零部件的要求。因此，粉末冶金工业与汽车工业密切相关。在美国，铁基粉末冶金零件的市场有70%以上属于汽车市场；而在国内，远未达到这个比例，据中国机协粉末冶金专业委员会2004年3月的统计，国内粉末冶金行业的汽车市场仅占19%。 对于汽车和其他工业而言，粉末冶金是生产高强度和形状复杂齿轮的有效工艺。目前，通过使用高性能的粉末成形、烧结和特殊的后加工，粉末冶金工艺已经可以生产出密度超过7．5 g／cm3的齿轮。这些技术的使用，已经成功地替代了机加工或其他方法加工的零件。粉末冶金工艺的成功，使机械工程师设计高性能和较低成本的零件成为可能。目前在汽车上使用的齿轮零件有同步器齿毂、离合器齿毂等，随着汽车工业的发展，必将对粉末冶金工业提出更高的要求。本文将从粉末冶金材料工艺和齿轮表面致密化等方面探讨粉末冶金工业的最新进展及其在齿轮生产中的应用，为机械工程师在设计齿轮时提供参考。 齿轮作为重要的传动零件，在汽车上起着关键的作用。齿轮的密度、硬度等与材料的性能及制备工艺息息相关。先进的压形技术提高了粉末压坯的密度，改进了粉末冶金制品的性能；同时，零件的尺寸精度可以获得提高，形状也可以更加复杂。温压技术的致密化主要通过在温压温度下铁粉颗粒的加工硬化速率降低和程度减轻，以及铁粉颗粒塑性变形阻力减小来实现的。此外，在成形过程中的颗粒重新排列，也可以使密度提高D]。目前已经制备出抗拉强度达1 500 MPa的烧结铁基零件。Ford汽车公司已将质量达1．2 kg的温压流体变速涡轮毂用在发动机上。温压工艺的关键在于以较低的成本制造出高性能的铁基粉末冶金零件，为汽车的零部件在性能与成本之间找到一个较佳的结合点。温压的优势在于：压坯密度和烧结密度高，压坯强度高，脱模压力低，弹性后效小。 瑞典开发了高速压制的工艺。这种工艺的开发使高密度和超过5 kg的大型粉末冶金零件的开发成为可能，它使粉末能在20 ms以内被压缩，而且在300 ms内多次压制还可以进一步提高密度。高速压制作为大批量的生产方法可以突破目前粉末冶金的局限性。传统压制成形要求高的成形压力，而成形压力又受到压机吨位的限制，高速压制则不受此限制。基于预合金化和扩散合金化的粉末密度可以达到7．4～7．7g／cm3，这种新型的制造技术最近引入到了粉末冶金行业。高速压制的致密化主要通过由液压控制的冲锤产生的强烈冲击波来实现，冲锤的质量和压制时的速度决定了冲击功的大小和致密化程度。由于采用液压控制，安全性能较高。通过合适的工艺控制，可以避免非轴向的反弹引起压坯的微观缺陷。 烧结硬化是将粉末冶金的烧结与提高材料性能的淬火热处理工序合二为一，以降低成本。烧结硬化工艺可以省去烧结后热处理工序，同时可以获得高强度和高硬度的性能，从而降低生产成本。此外，淬火时会产生高的残余内应力并且使零件发生变形，给控制零件尺寸公差带来困难。烧结硬化工艺，由于烧结后的冷却速度远低于淬火的冷却速度，因而可以使变形减少到最小。因此烧结硬化工艺适用于难以处理的大型以及形状复杂的零件。烧结硬化钢一般用来制造中高密度零件。一般情况下，烧结硬化铁粉的主要合金元素有钼、锰、铬、
粉末冶金成形技术
第四章粉末冶金成形技术 一、粉末冶金成形定义： 用金属粉末或金属与非金属粉末的混合物作原料，采用压制、烧结及后处理等工序来制造某些金属材料、复合材料或制品的工艺技术。粉末冶金生产工艺与陶瓷制品的生产工艺相似，因此粉末冶金成型技术又常常叫金属陶瓷法。 方法：将均匀混合的粉末材料压制成形，借助粉末原子间的吸引力和机械啮合作用，使制品结合成为具有一定强度的整体，然后再高温烧结，进一步提高制品的强度，获得与一般合金相似的组织。 二、粉末冶金材料或制品 1. 难熔金属及其合金（如钨、钨——钼合金）； 2. 组元彼此不相溶，熔点十分悬殊的特殊性能材料，如钨——铜合金； 3. 难溶的化合物或金属组成的复合材料（如硬质合金、金属陶瓷） 三、粉末冶金成型技术特点： 1. 某些特殊性能材料的唯一成型方法； 2. 可直接制出尺寸准确，表面光洁的零件，是少甚至无切削的生产工艺； 3. 节约材料和加工工时； 4. 制品强度较低； 5. 流动性较差，形状受限； 6. 压制成型的压强较高，制品尺寸较小； 7. 压模成本较高。 四、粉末冶金成形过程 原始粉末+添加剂→混合→压制成型→烧结→零件成品
五、粉末冶金工艺理论基础 一）、金属粉末的性能 金属粉末的性能对其成型和烧结过程及制品质量有重要影响，分为化学成分、物理性能和工艺性能。 固态物质按分散程度不同分为致密体、粉末和胶体。 致密体：通常所说的固体，粒径在1mm以上； 胶体微粒：粒径在0.1μm以下； 粉末体或简称粉末：粒径介于二者之间。 1. 粉末的化学成分 主要金属或组元的含量，杂质或夹杂物的含量，气体的含量。 金属的含量一般不低于98-99%。 2. 粉末的物理性能 1）颗粒形状：球状、粒状、片状和针状。影响粉末的流动性、松装密度等。 2）粒度：粉末颗粒的线性尺寸，用“目”来表示，用筛分法等测量。对压制时的比压、烧结时的收缩及烧结制品的力学性能有影响。 3）粒度分布：按粒度不同分为若干级，每一级粉末（按质量、数量或体积）所占的百分比。对粉末的压制和烧结有影响。 4）颗粒比表面积：单位质量粉末的总表面积，可算出颗粒的平均尺寸。对粉末的压制和烧结有影响。 3. 粉末的工艺性能 1）流动性：粉末的流动能力，用50g粉末在规定条件下从标准漏斗中流出所需的时间来表示,单位为s/50g。
塑料成型的方法很多，有压缩、压注及注射等。 塑料一般是由_高分子合成树脂_和_添加剂_组成。 塑料按合成树脂的分子结构及热性能分为热塑性塑料和热固性塑料两种。 注射成型一般用于热塑性塑料的成型，压缩模塑主要用于热固性塑料的成型。 塑料按性能及用途分为通用塑料、特殊塑料、工程塑料。 在挤出模塑中，塑件的形状和尺寸基本上取决挤出机头和定型模。 注射模塑工艺的条件是温度、压力和时间。 铸造方法可分为砂铸和特种两大类。 弯曲件最容易出现影响工件质量的间题有弯裂、回弹、和偏移等。 拉深模中压边圈的作用是防止工件在变形过程中发生起皱。 冲模的制造精度越高，则冲裁件的精度越高。 按工序组合程度分，冲裁模可分为单工序模、级进模和复合模等几种。 在压力机的一次行程中，只完成一个冲压工序的冲模称为单工序模。 在条料的送进方向上，具有两个或两个以上的工位，并在压力机的一次行程中，在不同的工位上完成两个或两个以上工位的冲压工序的冲模称为级进模。 在压力机的一次行程中，在模具的同一位置上，完成两个或两个以上的冲压工序的模具，叫复合模。 由于级进模生产率高，便于操作，易实现生产自动化，但轮廓尺寸大，制造复杂，成本高，所以一般适用于批量大、小尺寸工件的冲压生产。 全部为冲裁工步的级进模，一般是先冲孔后落料。先冲出的孔可作为后续工位的定位孔，若该孔不适合定位或定位要求较高时，则应冲出工艺孔作定位用。 冲裁过程中落料件的外形尺寸等于凹模尺寸，冲孔件孔的尺寸等于凸模尺寸。
不锈钢面盆一般选用不锈钢板，采用冲压工艺生产。 塑料瓶一般采用吹塑工艺生产。 根据塑料成份不同，可分简单组分和多组分塑料，简单组分塑料基本上是以树脂为主，加入少量添加剂而成。 压缩模塑成型主要用于热固性塑料的成型，也可用于热塑性塑料的成型。 塑料的分类为通用塑料、工程塑料和功能塑料三大类。 部分模具上都需设有冷却或加热装置。 注塑成型时，尽可能不采用强制脱模。 对同一塑件而言，尽可能将其壁厚设计成一致。 注塑工艺成型周期短、生产效率高，所有热塑性塑料都可用注塑工艺成型。 只要产品的材料和结构方式相同，不同工艺方法，其外观效果都会有一定差别。产品造型设计必须有一定的工艺方法与水平来保证。工业设计人员必须了解材料的各种工艺方法才能保证设计的有效性。 绿色材料主要有生物降解材料和循环与再生材料。 材料美学在产品造型设计中具体化，就是质感设计。 质感就是人的感觉器官对材料特性作出的综合印象。 质感是工业造型设计基本构成的三大感觉要素之一。 质感包括两个基本属性：一是生理属性，二是物理的属性。 材料的肌理分视觉肌理和触觉肌理。 质感设计的形式美，同样符合美学基本法则。 为保证设计的有效性，工业设计人员必须了解各种材料的性能以及各种加工工艺。在产品的方案设计阶段，需先考虑加工工艺，不能等设计定型后再作加工工艺的
粉末冶金齿轮生产及应用前景 齿轮传动是现代机械产品中应用最广的一种机械传动。这是因为它能保证恒定的传动比．具有传动功率范围大、效率高、寿命长等优点。不足之处是齿轮的生产成本高、制造与安装精度高。而用粉末冶金工艺制造的齿轮恰恰可大幅度地降低生产成本．保证齿轮的形位与尺寸公差的一致性。与用硬模铸造、灰铸铁件、锻轧材料、锻件等机械加工、冲压、挤压、精密铸造等制造的齿轮相比．粉末冶金齿轮有一系列的优点。但同时，由于各种制造因素上的考虑．粉末冶金齿轮的应用受到一些限制。 当前，用粉末冶金法可经济制造的齿轮主要种类有：正齿轮(外齿轮与内齿轮)、直齿伞齿轮、螺旋伞齿轮、棘轮型齿轮、偏轴伞齿轮、斜齿轮、齿轮组件、链轮。 1粉末冶金概况 20世纪90年代以来，我国粉末冶金制品行业对外引进关键制造技术及硬件设备，进行大规模技术改造．为粉末冶金发展打下了良好基础。 目前在全国粉末冶金零件生产企业中．规模和产销量列前的有宁波金鸡粉末；台金集团公司、扬州保来得工业有限公司、重庆华孚工业公司、上海汽车股份有限公司粉末冶金厂、江苏海安鹰球集团等数十家专业粉末冶金企业。 上海汽车股份有限公司粉末冶金厂是国内享有声誉、规模最大的粉末冶金零件生产的专业厂家，是国家和原机械工业部的重点企业．粉末冶金行业会长单位。厂内从日本、德国、美国、瑞典等国引进了全自动、多功能的粉末冶金成型机和高精度模具加工设备，目前主要生产设备200多台，在各类设备中．进口、国产压机40多台．烧结电炉10多台。另外还有各类进口和国产的模具制造设备、热处理炉、检测设备等，目前己形成设施齐全、先进的粉末冶金生产线。生产各种铁基的结构零件、齿轮等粉末冶金制品．广泛配套于汽车、摩托车、齿轮传动系统、家用电器、拖拉机、油泵等各个领域，是上海大众、一汽大众、上海通用、二汽等国内三大汽车集团公司整车厂的粉末冶金零件独家供应商，同时还为奇瑞、东风悦达起亚、安徽江淮、天津轻微等多家汽车厂配套供货，拥有为汽车配套100万辆的生产能力．是目前国内制造粉末冶金产品技术含量较高、质量上乘的专业生产厂家。 2 粉末冶金齿轮特点 虽然粉末冶金齿轮在整个粉末冶金零件中难以单独统计，但无论是按质量还是按零件数量．粉末冶金齿轮在汽车、摩托车中所占的比例都远远大于其他领域中的粉末冶金零件：因此．从汽车、摩托车零件在整个粉末冶金零件中所占比例的上升．可以看出．粉末冶金齿轮在整个粉末冶金金零件中处于飞速发展的地位。如果按零件特点来分．齿轮属于结构类零件．而结构类零件在整个铁基零件中所占的绝对质量也远远大于其他几类。 粉末冶金齿轮的品种和产量在日益增加，它们的应用范围日益广泛。这是由于： 1)当齿轮具有不规则曲线、偏心、径向突出部或凹窝：当齿轮具有不规则孔、键槽、扁平侧面、花键、方孔、锥孔；当齿轮在轴向具有突出部、沟槽、盲孔及不同深度的凹窝等时．粉末冶金法均易于制造，不需或只需少量机械加工。一般粉末冶金齿轮用粉末冶金法制造时，只需要五道工序．即成形一烧结一热处理一回火一浸油。用铸锻材料机械加工制造时．需经车外圆一车内圆一两端面一粗铣凹槽一拉键槽一滚齿一去毛刺一热处理一回火等十道工序。因此，采用粉末冶金法制造时．由于省工、省料、生产效率高、使用的设备少、节能．齿轮的生产成本显著减低。 2)用粉末冶金法制造齿轮时．材料利用率可达95％以上。这是因为： a．可直接成形为成品零件的形状： b．烧结前的任何压坯废品．都可重新粉碎和加以利用。这在用其它加工方法制造齿轮时是不可
毕业设计（论文） 题目:粉末冶金及模具设计 专业:数控应用技术 班 成都电子机械高等专科学校
二〇〇七年六月 摘要 本文主要围绕粉末冶金及模具设计开展了以下几方面的研究 1、在粉末冶金技术的特点及其在新材料中的作用进行研究，重点介绍了粉末冶金在工业中的重要性及其压制步骤。 2、在粉末冶金工艺中，根据产品的要求选择金属粉末或非金属粉末为原材料来压制。 3、在粉末冶金模具设计原理方面，本文重点围绕精整模具设计进行研究，归纳、总结并提出了精整模具三个关键零部件(芯棒、模冲、阴模)。
关键词：粉末冶金粉末冶金模具精整 Abstract This text was main circumambience powder metallurgy and molding tool design to open an exhibition the following several aspect of research 1,carry on research in the new function within material in the characteristics of technique of the powder metallurgy and it,point introduction the powder metallurgy is in the industry of importance and
it inhibit a step。 2,in the powder metallurgy the craft,according to the metals powder of the request choice or nonmetal powder of product for original material to inhibit。 3,at the molding tool design of the powder metallurgy principle,this text point around Jing's whole molding tool design carry on research and induce,summary and put forward Jing the whole key with three molding tool zero partses(Xin stick,mold blunt,Yin mold)new of classification method。 Key Words:Craft and material of the powder metallurgy Powder metallurgy molding tool The Jing is whole
模具设计方案简介 科技名词定义 中文名称： 模具 英文名称： die;mould 定义： 用以限定生产对象的形状和尺寸的装置。 所属学科： 机械工程（一级学科）；模具（二级学科） 模具muju （moju;mold; mould; die; tooling；matrix; pattern）工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压、拉伸等方法得到所需产品的各种模子和工具。 简介 简而言之，模具是用来成型物品的工具，这种工具有各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型[1]材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。 模具之乡黄岩拥有模具企业2000余家，目前主要分为汽车模具，日用品模具，管件模具，工业模具等几大类 模具 简单分类 按所成型的材料的不同，模具可分为金属模具和非金属模具。金属模具又分为：铸造模具（有色金属压铸，钢铁铸造）、和锻造模具等；非金属模具也分为：塑料模具和无机非金属模具。而按照模具本身材料的不同，模具可分为：砂型模具，金属模具，真空模具，石蜡模具等等。其中，随着高分子塑料的快速发展，塑料模具与人们的生活密切相关。塑料模具一般可分为：注射成型模具，挤塑成型模具，气辅成型模具等等。 大规模生产的非钣金钢件－－冷镦、模锻、金属模等
模具 钣金出料－－热轧、冷轧、热卷、冷卷 钣金加工－－拉深、整型、折弯，冲孔，落料 有色金属－－压铸，粉末冶金 塑料件－－注塑、吹塑（塑料瓶），挤塑（管件） 模具其他分类： 合金模具、钣金模具、塑料模具、冲压模具、铸造模具、挤出模具、压铸模具、汽车模具、滚丝模具 模具材料 模具材料最重要的因素是热强度和热稳定性，常用模具材料：工作温度成形材料模具材料＜30℃锌合金Cr12、Cr12 MoV、GCr15、T8、T10 300～500℃铝合金、铜合金5CrMnMo、3Cr2W8、9CrSi、W18Cr4V、5CrNiMo、W6Mo5Cr4V2、M2 50 0～800℃铝合金、铜合金、钢钛GH130、GH33、GH37 800～1000℃钛合金、钢、不锈钢、镍合金K3、K5、K17、K19、G H99、IN100、ЖC-6NX88、MAR-M200、TRW-NASA、WA ＞1000℃镍合金铜基合金模具 塑料模具 一般模具类别 （1）两板模具 又称单一分型面模，是注塑模中最简单的一种，它以分型面为界面将整个模具分为两部分：动模和定模。一部分型腔在动模,另一部分型腔在定模。主流道在定模；分流道开设在分型面上，开模后，制品和流道留在动模，动模部分设有顶出系统。 （2）三板模或细水口模 有两个分型面将模具分成三部分，比两板增加了浇口板，适用于制品的四周不准有浇口痕迹的场合，这种模具分成采用点浇口，所以叫细水口模，这种模具结构相应复杂些。启动动力用山打螺丝或拉板。 按成型方法分类 （1）注射成型 是先把塑料加入到注射机的加热料筒内，塑料受热熔融，在注射机螺杆或柱塞的推动下，经喷嘴和模具浇注系统进入模具型腔，由于物理及化学作用而硬化定型成为注塑制品。注射成型由具有注射、保压（冷却）和塑件脱模过程所构成循环周期，，因而注射成型具有周期性的特点。热塑性塑料注射成型的成型周期短、生产效率高，熔料对模具的磨损小，能大批量地成型形状复杂、表面图案与标记清晰、尺寸精度高的塑件；但是对于壁厚变化大的塑件，难以避免成型缺陷。塑件各向异性也是质量问题之一，应采用一切可能措施，尽量减小。 (2)压缩成型 俗称压制成型，是最早成型塑件的方法之一。压缩成型是将塑料直接加入到具有一定温度的敞开的模具型腔内，然后闭合模具，在热与压力作用下塑料熔融变成流动状态。由于物理及化学作用，而使塑料硬化成为具有一定形状和尺寸的常温保持不变的塑件。压缩成型主要是用于成型热固性塑料，如酚醛模塑粉、脲醛与三聚氰胺甲醛模塑粉、玻璃纤维增强酚醛塑料、环氧树脂、DAP树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺等的模塑料，还可以成型加工不饱和聚酯料团（DMC）、片状模塑料（SMC）、预制整体模塑料（BMC）等。一般情况下，常常按压缩膜上、下模的配合结构，将压缩模分为溢料式、不溢料式、半溢料式三类。
粉末冶金齿轮设计简介 作者：REVER 为帮助客户理解粉末冶金齿轮的特点，加深双方之间理解，便于双方沟通，特作如下介绍： 齿轮种类很多，目前广泛使用的是渐开线齿轮，所以以渐开线齿轮为例作简单介绍。 一．粉末冶金齿轮材料： 1．粉末冶金齿轮的材料适合于粉末冶金材料标准，粉末冶金材料有多种材料标准，多数国家和部分大公司都有自己的标准，由于日本和美国在粉末冶金的研究方 面走在世界前列，所以目前广泛采用的材料标准是JIS(日本)，MPIF(美国)两种 标准。 2．齿轮通常对强度都有一定的要求，故其选用材料的性能要好，目前齿轮使用较广泛的材料是Fe-Cu-C-Ni的材料，(其符合JIS SMF5030，SMF5040标准；符 合MPIF FN-0205，FN-0205-80HT标准)；也有厂家选择Cu，Fe-Cu-C材料。 ★在图纸材料一栏中要注明材料等级：如 JIS SMF5030。 注：在材料标准中包含了推荐的相应密度和硬度范围。 二．粉末冶金齿轮密度确定： 由于齿轮用于传动，对齿轮的强度要求较高，故要求产品的密度也较高(通常是齿轮密度越高则齿抗越高，强度越好)： 1．常温压制成形齿轮密度通常控制在6.60g/cm3 min OR 6.80 g/cm3 min。 2．温压压制成形齿轮密度通常控制在7.00g/cm3 min。 ★在图纸密度一栏中注明密度等级：如 6.6g/cm3 min。 三．粉末冶金齿轮硬度确定： 齿轮硬度与产品的材料、密度等级及后处理密切相关。以材料Fe-Cu-C-Ni 为例，其相应的硬度建议为： 1．密度6.6g/cm3 min 时： 1)．烧结态硬度控制在 HRB 40min； （FN-0205-20 烧结态硬度典型值为 HRB 44） 2)．水蒸汽处理硬度控制在 HRB 50min； 3)．渗碳处理硬度控制在HRC 20min； （FN-0205-80HT 渗碳处理硬度典型值为 HRC 23） 2．密度6.8g/cm3 min 时： 1)．烧结态硬度控制在 HRB55min； （FN-0205-25 烧结态硬度典型值为 59HRB） 2)．水蒸汽处理硬度控制在 HRB70min； 3)．渗碳处理硬度控制在HRC25min； （FN-0205-105HT 渗碳处理硬度典型值为 HRC 29） 3．密度7.0g/cm3 min 时： 1)．烧结态硬度控制在 HRB 65min； （FN-0205-30 烧结态硬度典型值为 HRB 69） 2)．渗碳处理硬度控制在HRC 30min； （FN-0205-130HT 渗碳处理硬度典型值为 HRC 33）
?用刚性凸模冲压平板毛坯，当毛坯外形尺寸 生切向收缩，变形只发生在与凸模接触的区域内，此时即为平板毛坯的局部胀形。 D>3d 局部胀形可以压制加强筋、凸包、花纹图 2、圆柱空心毛坯的胀形 ?可获得形状复杂的空心曲面零件。 ?常采用刚模胀形、固体软模胀形或液（气）压胀形。 刚模胀形: －锥形芯块
液压胀形: 在无摩擦状态下成形，极少出现不均匀变形 ?直接加液压的胀形方法（图a） 1－上模2－轴头3－下模4－管坯 液压胀形适用于表面质量和精度要求较高的复杂形状零件。 3、张拉成形 （一）特点及模具形式 如图，毛还两端被夹入钳口中，凸模向上移动，使毛坯与模具逐渐贴合，终了时再对毛坯作少量补拉。 采用拉形，一方面可以增大材料变形程度，另一方面能够减小甚至消除弯曲时材料内部的压应力成分，从而达到减小零件回弹、增强零件刚度的目的。
?在凸模力作用下，变形区材料受双向拉应力作用，沿切向和径向产生伸长变形，材料在变形区内、外部之间不发生流动，成形面积的扩大主要靠厚度变薄获得，胀形时毛坯厚度变薄。 ?在双向拉应力条件下卸载后回弹很小，毛坯贴模性与定形性较好，易得到变形区无压应力，不会起皱，零件表面光滑、质量好，所以曲率小的曲面
胀形区过渡部分圆角不能太小，否则该处容易严重减薄而引起破裂。一、平板毛坯的局部胀形 （一）压加强肋 常用的加强肋形式和尺寸见表5-1。 ?加强肋能够一次成形的条件 式中 成形前的原始长度； 成形后加强肋的曲线轮廓长度；深度较大的局部胀形法 ｂ）最后成形ε0 -=l l l p l l 0
如果计算结果不满足上述条件，则应增加工序。 预成形ｂ）最后成形 压凸包时，凸包高度受到材料性能参数、模具几何形状及润滑条件的影响，
前言 材料是中国四大产业之一，它包括有机高分子材料、复合材料、金属材料及无机非金属材料。粉末冶金技术作为金属材料制造的一种，以其不可替代的独特优势与其它制造方法共同发展。粉末冶金相对其它冶金技术来说具有：成本低；加工余量少；原料利用率高；能生产多孔材料等其它方法不能生产或着很难生产的材料等优势。 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料成型和烧结来制取粉末冶金材料或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形的关键工艺装备。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、压坯密度、粉体的流动性、及烧结收缩系数等。）来算得压坯的尺寸。根据压坯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。最后在用模具试压，若压坯合格，则此模具复合要求。 本次课程设计之前，我们已经学习了《热处理原理与工艺》、《金属物理与力学性能》、《粉末冶金原理》、《硬质合金生产原理》等相关课程的知识。 这次在老师的指导下，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。
1 设计任务 本课程设计的任务是生产一批有色金属扁材拉制模坯，其形状和尺寸如下图： 1.1 产品分析 由产品图可知H/D<3，因此，该产品适合单向压制。产品的斜边角度不大，因此，装粉比较容易，可用单从头压制。产品内部的斜角可直接做在芯杆上。菱角的倒角不长，可适合用上冲头压制。 1.2 材质的选择 该模具生产的产品用于拉制模坯，对产品的强度及耐磨性能要求很高，再根据客户所提供的要求，综合考虑选用硬质合金材料YG8作为材质。 2 压坯设计 2.1 压坯形状设计 型号 D H a b h h 1 h 2 R r e 42-14×5.9 45 20 14.6 5.9 3 3 6 4 1 1.5
UG 模具设计实用技巧 一．布尔预算失败的问题及解决方法 在操作UG软件的过程中，经常遇到布尔预算无法求和求差裁减及分割失败等问 题，尤其是3D曲面数据被破坏的情况下，分模设计行位斜顶等也是如此。一般 可以采用以下方法解决： 1．将工具体的面移动或偏移少许距离（移动或偏移的距离要大于软件公差，同时要保证加工精度）如果过大可以在操作成功后再减回相应数据。 2．用线框显示所操作的对象，然后再做布尔运算（或裁减分割）。如果失败，软件会自动将问题区域显示为红色，可将问题区域分割开来（即分成两部分）,再作布尔运算，然后抽取问题区域面单独处理，缝合，再补上去即可。此方法可以解决大部分布尔运算失败问题。 3．形状相对比较复杂（如烂面），可将部件全部抽取成相同类型曲面，然后再缝合成实体。 这种方法几乎可以解决所有加减失败问题，但也最麻烦，所以一般情况下不建议采用。4．实用缝合的方式增加两个实体先选共同面，再调整公差来缝合，但这种方式会给后续操作代带来麻烦。 注意： a.布尔运算若产生多个体，将会丢失参数。 b.用片体裁减实体时，在实体区域或片体区域不能出现‘边界’或‘面自交’问题， 可用[分析-检查几何体]的[面-面相交]和片体/边界选项检查出来。 c.布尔运算不能有‘零厚度’现象产生 d.布尔运算中，可以采用‘面-面’‘面-实体’，这两个选项在分模中补面非常方便。5．修复几何体操作：[文件]-[导出]-[修复几何体]。内定公差为0.5mm，有时可适当的调大些。指定导出的PRT名，然后打开导出的PRT档再进行布尔操作即可。这个操作简单实用，可解决半数布尔运算出错问题。推荐为首选操作。 https://www.doczj.com/doc/2810618425.html,/thread-60605-1-1.html. 6．布尔运算时保留工具体与目标体，操作完成后去除参数工具体与目标体，或隐藏，移动至宸。
浅谈挤压模具设计中的要点及常见问题 广东坚美铝型材厂有限公司黎启华江素平 摘要：本文通过对挤压型材模具设计的系统分析，找出型材模具设计的规律，合理布置模孔，增加平衡模孔，并结合实际生产，解决金属流动不均匀性和模具强度两大问题，挤压出断面几何尺寸符合用户要求的产品，实践证明，设计的模具结构合理才能获得首检合格、寿命长等，因为只有通过对所设计的模具图经过系统分析，才能确定其性能是否满足设计要求。另外根据在模具设计中经常遇见的问题总结了二级焊合、二级导流的作用。 1前言 近年来，随着我国大规模的基建投资和工业化进程的快速推进，铝型材全行业的产量和消费量迅猛增长，而我国也一跃成为世界上最大的铝型材生产基地和消费市场。经过长达近10年的高速增长，我国铝型材行业步入了新的发展阶段，并展现出了诸多新的发展趋势。而且随着建筑，交通、工业、汽车以及太阳能和LED等产业的迅速发展，对铝合金挤压产品的高精度、高性能要求与日俱增，型材断面形状随之复杂化、多样化，按常规常见形式设计，存在许多不足，所以要得到优质型材，就得在生产、生活中不断地学习、积累、不断地改造和创新，模具设计是重要环节，因此须对挤压型材模具设计的进行系统分析，并通过生产实践逐步解决问题。 2 模具设计的六大要点 2.1 挤压件的尺寸分析 挤压件的尺寸及偏差是由模具、挤压设备和其他有关工艺因素决定的。其中受模具尺寸变化的影响很大，而影响模具尺寸变化的原因有模具的弹性变形、模具的升温、模具的材料及模具的制造精度和模具磨损等。 2.1.1挤压机吨位的选择 挤压比是以数值表示模具实现挤压的难易，一般来说挤压比在10～150之间是可适用的。挤压比低于10，产品机械性能低；反之挤压比过高，产品容易出现表面粗糙或角度偏差等缺陷。实心型材常推荐挤压比在30左右，中空型材在45左右。 2.1.2外形尺寸的确定 模具的外形尺寸是指模具的外圆直径和厚度。模具的外形尺寸由型材截面的大小、重量和强度来确定。
粉末冶金模具设计说明书 姓名: 学号: 班级:
粉末冶金模具设计说明书 生产一批圆柱状钢制模坯，直径20mm，高度40mm 压坯设计 1.产品分析 该产品采用Fe-0.6C（60钢），属于铁基制品，在压制成型时需要采用较高的单位压力（一般在400~500MPa）。该产品零件形状比 较简单，采用上下模冲压制成型。 2.松装密度和压坯密度的确定 采用水雾化铁粉压制，松装密度为: P 松=2.8g/cm3 压坯密度为: P 压=6.6g/cm3 材料选择 1.阴模 要求: ①阴模高度应能容纳压制所需的松散粉末，并使上、下模冲有良好定位和导向； ②能保证压坯外形的几何形状和尺寸精度；
③工作面的粗糙度Raw 0.8um； ④工作表面要有高的硬度和良好的耐磨性; ⑤在工作压力下应具有足够的强度和刚性; ⑥根据产品的批量和复杂程度，选择合适的阴模材料 ⑦结构上应便于制造和维修，使用安全，操作方便 ⑧能使压坯完好的脱出 ⑨平磨后需退磁 选材：硬质合金 2.上下模冲 要求: ①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; ②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 ③上下模冲的工作面和配合面的粗糙度Raw 0.8um,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 ④有关部位应能保证垂直度、平行度和同轴度等技术要求 ⑤平磨后需退磁 选材：合金工具钢 3.模架及升降装置 要求: 耐磨性好，能承受高负荷，韧性好，强度硬度高。 选材：合金工具钢 4.压坯 选材：铁粉
第一部分模具设计基本思路 1、设计前的准备工作： 在进行模具设计之前，必须要有①经用户确认的塑胶件产品图；②塑胶件的成形材料及收缩率；③所用注塑机的参数；④模具要求：a、取数； b、浇注系统类型； c、塑胶件的脱模方式等等；⑤模具的成本预算； 模具设计人员，首先要务是熟悉须做模具的产品，对产品图进行确认，检查尺寸、公差等是否表达清楚，以及产品图里所要求的技术要求是否合理。 对塑胶件的成形材料的特征有所了解，如流动性如何，结晶性如何，材料的热性如何，将对模温有较大的影响。另材料的收缩率的选取是至关重要的一个环节将直接影响产品的尺寸。 与模具相关的注塑机主要参数：最大注塑量、注塑力、锁模力、行程、最大模具厚度、最小模具厚度、喷嘴球半径等。 产品取数，浇注系统类型，产品的脱模方式是决定模具设计方案的主要因素。 模具设计方案的取舍需由模具成本预算来决定。 2、模具设计基本要领 ①设计依据 设计者主要依据两种方式进行：一是依据客户提供的产品图；二是依据客户提供的样品，在样品上提取重要的设计信息；利用前二者依据来制定浇口形式，位置及产品的分型面。 ②模具设计总体方案的确定，主要包括：绘制模具设计方案图，确定
分型面的位置，型腔的分布和模胚选定，确定型腔，镶件的软廓尺寸，确定选用零件的材料，规格，列出材料清单等。 ③模具详细设计 对模具设计方案进行详细化，对各型腔尺寸进行细化，拆分零件图，完成装配图的设计。 ④模具工艺设计 模具工艺设计主要包括：一是模芯在目前加工条件下的可加工性；二是工艺编制，数控编程，电极设计。
第二部分产品分型面的选取 产品分型面通俗的讲是定模型腔板与动模型腔板的结合面，也是产品脱模掉落的地方，产品分型面的选取是最基本和最重要的一个环节。 选取分型面时，一般应遵循下列原则： ①选取产品在模具分开时，不影响侧向凹凸位置。 ②选取产品在模具分开时，可粘附在动模侧的位置。 ③选取产品分型面不明显且易加工的位置。 ④选取产品平面或能贯通加工的分型面形状。 客户有特殊要求的，应根据客户的要求进行选取，选取分型面应尽可能考虑产品的形状、尺寸、产品厚度、产品性能及填充状况，成形效率及成形的可操作性等。
本技术涉及粉末冶金齿轮制造技术领域，具体涉及一种增强扭力和压溃强度的粉末冶金齿轮制造方法及应用。所述制造方法包括如下工艺步骤：(1)原料配比：0～1％的C粉、1～6％的Ni粉、0～2％的Mo粉、0～1％的Mn粉、1～5％的Cu粉和余量的Fe粉；(2)压坯：齿坯的密度在7.1g/cm3以上；(3)烧结：将齿坯放入烧结炉进行高温结炉，在保护气氛的作用下，经11201150℃的高温烧结3040min，烧结完成后以25℃/min的冷却速度冷却至常温；(4)回火：将烧结后的齿坯放入网带式回火炉进行低温回火，制成粉末冶金齿轮；其中，所述网带的移动速度为0.10～0.25m/min，所述低温回火的温度为180250℃。本技术提高了粉末冶金齿轮的扭力强度和压溃强度，同时提高了粉末冶金齿轮批量制造的稳定性。 技术要求 1.一种增强扭力和压溃强度的粉末冶金齿轮制造方法，其特征在于，包括如下工艺步骤： (1)原料配比：配比粉末原料，以重量百分比计，所述粉末原料的组成为:0～1％的C粉、1～6％的Ni粉、0～2％的Mo粉、0～1％的Mn粉、1～5％的Cu粉和余量的Fe粉，将上述粉末原料混合均匀； (2)压坯：将上述混合均匀的粉末原料放入成型机的压模中，加压成型为齿坯，且所述齿 坯的密度在7.1g/cm3以上； (3)烧结：将齿坯放入烧结炉进行高温结炉，在保护气氛的作用下，经1120-1150℃的高温烧结30-40min，烧结完成后控制冷却速度，以2-5℃/min的冷却速度冷却至常温，且所述冷却为匀速冷却；
(4)回火：将烧结后的齿坯放入网带式回火炉进行低温回火，制成粉末冶金齿轮；其中，所述网带的移动速度为0.10～0.25m/min，所述低温回火的温度为180-250℃。 2.根据权利要求1所述的一种增强扭力和压溃强度的粉末冶金齿轮制造方法，其特征在于，所述保护气氛为氮氢保护气氛。 3.根据权利要求1所述的一种增强扭力和压溃强度的粉末冶金齿轮制造方法及应用，其特征在于，所述C粉为石墨粉。 4.根据权利要求1所述的一种增强扭力和压溃强度的粉末冶金齿轮制造方法，其特征在于，所述原料配比工序中，以重量百分比计，所述粉末原料的组成为:0.4～0.6％的C粉、2～4％的Ni粉、0.5～1.5％的Mo粉、0.4～0.6％的Mn粉、1～5％的Cu粉和余量的Fe粉。 5.根据权利要求1所述的一种增强扭力和压溃强度的粉末冶金齿轮制造方法，其特征在于，所述烧结工序中，烧结完成后控制冷却速度，以2.5-4℃/min/min的冷却速度冷却至常温，且所述冷却为匀速冷却。 6.根据权利要求1所述的一种增强扭力和压溃强度的粉末冶金齿轮制造方法，其特征在于，所述回火工序中，网带的移动速度为0.15～0.20m/min。 7.一种采用权利要求1至6中任一项所述的增强扭力和压溃强度的粉末冶金齿轮制造方法的应用，其特征在于，所述制造方法应用于汽车刹车间隙自动调整臂中单向离合器齿轮的制造。 8.一种采用权利要求1至6中任一项所述的增强扭力和压溃强度的粉末冶金齿轮制造方法的应用，其特征在于，所述制造方法应用于汽车刹车间隙自动调整臂中齿环的制造。 技术说明书 一种增强扭力和压溃强度的粉末冶金齿轮制造方法及应用 技术领域
塑料模具设计中常见的问题研究 1 塑料模具设计的发展现状 为了更好的解决塑料模具设计中常见的问题，笔者认为有必要让读者了解一下当前塑料模具设计的发展现状。 1.1 塑料模具设计的内容 塑料模具的设计总是在不断变化和更新的。它主要从以下四方面更新变化。它们分别是：①工业产品的形状与外观；②产品尺寸的精确度；③设计模具的工艺程序；④模具的质量要求。在设计每个模具的过程中，设计者都要不断的进行创新。模具尺寸的大小、部件的组成部分、工艺设计以及力学的计算等都是模具设计的主要内容。模具的设计主要经历四个阶段，它们分别是：①在设计前要对产品进行分析；②对部件进行设计；③设计总体方案；④进行结构和施工图的设计。 1.2 现代塑料模具的设计 设计者将客户的计算机资料输入电脑，在计算机辅助系统以及CAD/CAE 技术的帮助下，可进行仿真实验。在此过程中，系统能进行图形处理。特别是对于那些包含三维曲面的图纸，系统能够进一步修正和编辑。例如，曲面的结合、截面圆角以及曲面的融合等。设计好的零部件在电脑系统的帮助下，可将其实体显示出来。这样，设计者就能很直观的观察其设计的正确性。设计者还可以借助系统功能对强度、塑料流动状态以及模温等进行模拟测试。一旦发现设计中存在误差就能及时修改，这在很大程度上降低了塑料模具的设计成本。
1.3 在塑料模具设计中CAD/CAE 技术的应用 当前在塑料模具的设计中，主要应用的技术就是CAD/CAE 技术。CAD/CAE 技术主要包括概念设计、有限元分析、优化设计、计算机仿真、绘图以及辅助设计过程管理等。产品的大体结构是通过CAD 技术设计出来的。设计者在设计出大体结构后再利用CAE 技术进行结构分析和评估。在模具 C A D / C A E 集成技术的帮助下，制件不 需要原型试验。通过几何造型技术，制件就能准确而生动的展示在计算机上。当需要进行力学检测时，可采用有限元分析技术。此外，计算机还能帮助设计者进行快速分析、自动绘图和自动检索，这不但能减轻设计者的工作压力，还能让他们把更多的精力放在模具设计的难点、重点上。在正式使用模具之前，CAD 软件能够对模具的参数进行正确性预测。例如，在考察熔体在模腔中的流动状况时，可采用流动模拟软件来进行，以便改进浇注系统的设计，从而更大的提高模具的成功率。当需要考察熔体的凝固和模温的变化时可采用保压和冷却分析软件，通过软件的分析结果来改进冷却系统。此外，为了事前了解塑料模具出模后的翘曲以及变形情况，可应用应力分析软件。随着技术的进步，当前的概念设计已经不仅仅是外观和结构上的设计，它已经扩展到模具结构分析的领域。当用CAD 技术设计出塑料模具后，可采用CAE 软件对其进行刚度、强度、跌落试验模拟以及散热能力等分析。通过这些分析，可以对前面的概念性结构进行合理性检验。当发现不合理时，可采用CAD 软件进行修改。通过以上的介绍可以
注塑件模具设计应注意哪些要点 注塑件模具设计应注意哪些要点 一、开模方向和分型线 每个注塑产品在开始设计时首先要确定其开模方向和分型线，以保证尽可能减少抽芯滑块机构和消除分型线对外观的影响。 1、开模方向确定后，产品的加强筋、卡扣、凸起等结构尽可能设计成与开模方向一致，以避免抽芯减少拼缝线，延长模具寿命。 2、开模方向确定后，可选择适当的分型线，避免开模方向存在倒扣，以改善外观及性能。 二、脱模斜度 1、适当的脱模斜度可避免产品拉毛(拉花)。光滑表面的脱模斜度应≥0.5度，细皮纹(砂面)表面大于1度，粗皮纹表面大于1.5度。 2、适当的脱模斜度可避免产品顶伤，如顶白、顶变形、顶破。 3、深腔结构产品设计时外表面斜度尽量要求大于内表面斜度，以保证注塑时模具型芯不偏位，得到均匀的产品壁厚，并保证产品开口部位的材料强度。 三、产品壁厚 1、各种塑料均有一定的壁厚范围，一般0.5～4mm，当壁厚超过4mm时，将引起冷却时间过长，产生缩印等问题，应考虑改变产品结构。 2、壁厚不均会引起表面缩水。 3、壁厚不均会引起气孔和熔接痕。 四、加强筋
1、加强筋的合理应用，可增加产品刚性，减少变形。 2、加强筋的厚度必须≤(0.5～0.7)T产品壁厚，否则引起表面缩水。 3、加强筋的单面斜度应大于1.5°，以避免顶伤。 五、圆角 1、圆角太小可能引起产品应力集中，导致产品开裂。 2、圆角太小可能引起模具型腔应力集中，导致型腔开裂。 3、设置合理的圆角，还可以改善模具的加工工艺，如型腔可直接用R刀铣加工，而避免低效率的电加工。 4、不同的圆角可能会引起分型线的移动，应结合实际情况选择不同的圆角或清角。 六、孔 1、孔的形状应尽量简单，一般取圆形。 2、孔的轴向和开模方向一致，可以避免抽芯。 3、当孔的长径比大于2时，应设置脱模斜度。此时孔的`直径应按小径尺寸(最大实体尺寸)计算。 4、盲孔的长径比一般不超过4。防孔针冲弯 5、孔与产品边缘的距离一般大于孔径尺寸。 七、注塑模的抽芯、滑块机构及避免 1、当塑件按开模方向不能顺利脱模时，应设计抽芯滑块机构。抽芯机构滑块能成型复杂产品结构，但易引起产品拼缝线、缩水等缺陷，并增加模具成本缩短模具寿命。 2、设计注塑产品时，如无特殊要求，尽量避免抽芯结构。如孔轴向和筋的方向改为开模方向，利用型腔型芯碰穿等方法。 八、一体铰链