粉末冶金原理及模具计算要求

粉末冶金整形模具设计步骤一、了解产品要求。

咱得先知道这个粉末冶金件整形成啥样呀。

就像给人做衣服，得知道尺寸、款式那些要求。

要清楚产品的形状、尺寸精度、表面粗糙度这些关键的东西。

这是基础中的基础呢，要是这个都搞不清楚，后面就全乱套啦。

比如说产品是个小齿轮，那齿的形状、大小、间距这些都得明明白白的。

二、选择合适的模具材料。

模具材料可重要啦。

这就像盖房子选砖头一样，要选结实耐用的。

要考虑到粉末冶金的压力呀、摩擦呀这些情况。

一般来说，得选硬度高、耐磨性好、韧性也不错的材料。

要是选错了，模具可能很快就坏掉了，那可就亏大了。

像一些合金钢就常常被选来做粉末冶金整形模具的材料呢。

三、确定模具结构。

这一步就像是给房子设计架构。

是选单工位的模具还是多工位的呢？如果产品形状简单，单工位可能就够了；要是复杂些，多工位可能更合适。

还要考虑脱模的方式，得让整形后的产品能顺利地从模具里出来，总不能让它卡在里面吧。

比如说用顶出装置或者侧向抽芯之类的。

四、计算模具的尺寸。

这就需要咱们动动脑筋啦。

要根据产品的尺寸、收缩率这些来计算模具型腔的尺寸。

就像做蛋糕，要根据蛋糕最终的大小来确定模具的大小。

而且还要考虑到模具的加工余量，不然加工出来尺寸不对就麻烦喽。

五、设计模具的细节部分。

这里面包括像排气槽的设计呀，冷却系统的设计。

排气槽就像是给模具喘气的通道，如果没有排气槽，空气排不出去，可能会影响产品的质量呢。

冷却系统也很关键，要是模具温度太高，也会影响整形的效果和模具的寿命。

六、校对审核。

这就像是检查作业一样。

自己先检查一遍，看看有没有哪里设计得不合理。

也可以找同事或者经验丰富的人帮忙看看，多一双眼睛就多一份保障嘛。

可不能让有问题的设计进入生产环节，不然到时候出了问题就不好收拾啦。

粉末冶金整形模具设计虽然有点复杂，但只要一步一步来，把每个环节都考虑周到，就一定能设计出好用的模具啦。

粉末冶金模具设计说明书样板粉末冶金模具设计说明书1、引言本文档旨在提供粉末冶金模具设计的详细说明，包括设计目的、设计原则、设计流程以及设计结果等内容。

2、设计目的本次设计旨在开发一种可用于粉末冶金工艺的模具，以满足客户对于产品质量、生产效率和成本控制等方面的要求。

3、设计原则在模具设计过程中，应遵循以下原则：3.1 精确度和稳定性原则：模具应具备高度的精确度和稳定性，以确保产品的质量和尺寸的一致性。

3.2 工艺可行性原则：模具设计应基于现有的粉末冶金工艺和设备，确保设计方案的可行性和实施的可行性。

3.3 成本效益原则：模具设计应考虑材料成本、制造成本和维护成本，以降低总体生产成本。

4、设计流程4.1 产品需求分析：了解客户对于产品性能、尺寸和表面质量等方面的要求，获得设计的基础数据。

4.2 材料选择：根据产品需求和工艺要求，选择适合的材料，包括模具材料和涂层材料等。

4.3 模具结构设计：设计模具的整体结构和零部件结构，考虑模具的可装卸性、易维护性和生产效率等。

4.4 模具零部件设计：设计模具的各个零部件，包括模具芯和模具腔等，确保其几何形状和尺寸的准确性。

4.5 涂层选择和设计：根据模具的使用环境和工艺要求，选择合适的涂层材料，并设计涂层的厚度和结构等。

4.6 模具制造和调试：根据设计图纸和规范，制造和组装模具，并进行调试和试产，以确保模具的正常使用。

4.7 模具维护和管理：建立模具维护和管理体系，包括清洗、保养和修复等工作，延长模具的使用寿命。

5、设计结果基于以上设计流程和原则，我们提供了粉末冶金模具的设计方案。

设计方案包括模具结构图纸、材料选择和涂层设计等内容，请参阅附件1：附件：1、粉末冶金模具设计图纸本文涉及的法律名词及注释：1、粉末冶金：一种通过将金属粉末压制成形并经过烧结过程得到制品的金属加工工艺。

2、模具：用于塑料、金属等物质加工中的一种工具，用于赋予材料所需的形状和尺寸。

粉末冶金模具设计说明书粉末冶金模具设计说明书一、设计任务生产一批两个台阶面的钢制模坯，如图所示，数据要求：A=10mm，B=30mm，C=20mm，D=20mm，E=10 mm，F=10mm。

二、压坯设计1.产品零件分析该产品采用Fe-0.05C（50钢），属于铁基制品，其制品密度依靠其较高的压坯密度来达到，因此在压制成型时需要采用较高的单位压力（一般在300~800MPa）。

由于该产品零件形状比较简单，采用简单的上下模冲压制成型。

2.松装密度和压坯密度的确定采用水雾化铁粉压制，松装密度范围2.5~3.2,取常用值2.8，即松装密度：ρ松=2.8g/cm3压坯密度：γ压=6.6g/cm3压缩比：C=γ/ρ=2.36三、压制成形与压力机确定1.压制压力的选择采用500MPa 的单位压力，由已知可得压坯截面积22222S=(B (3010)62844mm ππ-=-A )= 则其压制力F=p×S=500MPa×628mm 2=314kN脱模压力F 脱=ƒ´p 侧余S 侧=0.2×100×1570=31.4kNƒ´——粉末对阴模壁的静摩擦系数，此处ƒ´=0.2p 侧余——残余侧压力，此处p 侧余=0.2p=0.2×500MPa=100MPa S 侧——侧面积， S 侧=πEB+πFC=3.14(10×30+10×20)=1570mm 2侧压力p 侧 =ξp=p ν/(1-ν)=0.38×500MPa=190MPa2.装粉高度确定带台阶面压坯成形模具的设计原则 1）粉末充填系数相同或相近 2）压缩比相同或相近 压缩比 C=γ/ρ=2.36装粉台阶高度 E 0=CE=2.36×10mm=23.6mm装粉总高度D 0=C(E+F)=2.36×20mm=47.2mm2.1压坯高度验算 max max 2.8(10)(18510)74.26.6H F mm ργ=-=⨯-= ——F max =185mm (设计手册表4-20TPA50/2压力机的最大装料高度)H=D 0=47.2mm<H max 可行 3.压制方式的选择c31406286628S S K S++===侧f 侧S 侧f =πD(B+C)=3140mm 2 S 侧c =πDA =628mm 2 K>单向K max =5(ƒ=0.1,表3-5)，压坯有台阶面，选择双向压制。

金属粉末冶金在模具制造中的应用研究现代制造业的发展离不开高精度模具的应用，而金属粉末冶金技术作为一种先进的制造工艺，已经在模具制造领域发挥了重要作用。

本文将探讨金属粉末冶金在模具制造中的应用研究，包括其原理、优势以及面临的挑战。

一、金属粉末冶金的原理金属粉末冶金是利用金属粉末通过成型、烧结等工艺制备零件的技术。

其基本原理是将金属粉末与其他添加剂按一定比例混合，然后通过压制成型和烧结工艺，使金属粉末颗粒之间发生冶金结合，形成致密的金属零件。

金属粉末冶金技术具有灵活性强、材料利用率高、生产过程环保等优势。

通过调节金属粉末成分和粒度，可以实现不同材料性能的调控和优化。

因此，在模具制造中应用金属粉末冶金技术，可以有效提高模具的材料性能和使用寿命。

二、金属粉末冶金在模具制造中的应用1. 陶瓷模具制造金属粉末冶金技术在陶瓷模具制造中有广泛应用。

传统的陶瓷模具制造过程需要使用粘土等材料，且成本高、制作周期长。

而采用金属粉末冶金技术制造陶瓷模具，不仅可以提高模具的耐磨性和耐腐蚀性，还能够减少生产周期和成本。

2. 超硬模具制造超硬材料如金刚石、立方氮化硼等具有极高的硬度和耐磨性，常用于制造需要高度精密加工的工具。

金属粉末冶金技术可以制备具有高硬度的超硬合金材料，用于制造高效的模具。

这些模具不仅可以提高工具的寿命和加工效率，还可以降低加工过程中的能耗和废料产生。

3. 复合材料模具制造复合材料在航天航空、汽车、电子等行业得到了广泛应用。

而金属粉末冶金技术可以制备具有优良综合性能的复合材料模具，用于制造复杂的复合材料产品。

这些模具可以提供更高的加工精度和复杂度，满足现代工业对产品的多样化需求。

三、金属粉末冶金在模具制造中面临的挑战虽然金属粉末冶金技术在模具制造中具有广泛应用前景，但目前仍面临一些挑战。

首先，金属粉末的成本较高，制造成本较传统工艺高。

随着技术的进步和规模效应的发挥，相信金属粉末冶金技术的成本将会逐渐降低。

粉末冶金成型技术Ⅰ、粉末冶金成型技术1、粉末冶金成型技术（Powder Metallurgy）是一种较新的金属制造工艺，它通过将金属粉末或粉体团结成模具内所需形状，从而生产出广泛应用的金属零件。

其原理是金属粉末经高压热压成型而形成零件。

2、粉末冶金成型技术能够制造出具有较高精度、更小体积的零件，是传统金属制造技术无法达到的高精度和大精度的紧凑零件。

同时，由于具有良好的耐磨性，它还可以制造可耐高速摩擦的零件。

3、粉末冶金成型技术使用金属粉末来制造零件，因此可以制造出大规模和复杂零件。

它制造出的产品可以达到更高的均匀度、更高的精度和更强的密度，这些特点比其他技术都有优势。

II、工艺流程1、把金属粉末混合成易流动的糊状物：在粉末冶金成型过程中，首先将金属粉末混合成易流动的糊状物，然后将其成型成所需的各类结构。

2、金属流成型：将调制好的金属流放入到模具中，然后将其投射成型，采用精确的高压成型，以形成模具内期望的形状。

3、表面处理：一些金属零件可能需要再进行表面处理，比如镀铬、电镀和热处理，以满足零件性能的需求，增强其耐蚀性、耐磨性等。

4、热处理：热处理是利用复杂的热处理技术，通过改变零件的温度来改变其组织和性能，以获得期望的性能和表面光洁度。

III、优点1、体积小：由于采用精密模具来进行流体压力成型，可以制造出具有较小体积和精确尺寸的部件；2、准确精度：粉末冶金成型可以根据模具进行长宽比、曲率与折弯处理，以达到较高的精度，组装时也相对容易；3、节能降耗：比传统金属加工手段更加节省能源耗费，而且粉末冶金可以减少冶炼及清理成本，从而降低成本；4、结构复杂：粉末冶金制造的零件可以根据设计形状进行复杂的结构设计，可在一个工件上制造气隙空间及护套，从而更加省时。

IV、缺点1、成本高：粉末冶金技术的设备耗费较高，使得生产成本比其他工艺高很多；2、尺寸大小限制：模具的设计尺寸受生产设备的尺寸限制，影响着大小尺寸和深度尺寸的生产；3、生产周期长：由于加工方法比其他工艺复杂，因此所需的生产周期也变得更长；4、表面光洁度差：因为运用压力成型，而非切削加工，因此物件的表面光洁度不是非常理想。

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。

设计说明书1、工艺流程本产品属于亚共析钢合金(Fe-0.6C/60钢)，其具体生产工艺流程如下：Fe矿石→还原熔化（去脉石、杂质和氧）→氧化精炼（脱C、Si、P等）→球磨→铁粉+C粉+适量硬脂酸锌2、压坯设计2.1产品零件分析该产品采用Fe-0.6C（60钢），属于铁基制品，其制品密度依靠较高的压坯密度来达到，因此，在压制成形时需要采用较高的单位压力（一般在400-500MPa）。

由于该产品零件形状比较简单，带一个外台阶，采用简单的单上双下模冲即可成形，并使其密度分布均匀。

有配合、定位、相对运动要求的零部件，产品尺寸精度和形位精度及表面粗糙度要求较高，因此，该产品的的尺寸精度定义为IT8、形位精度如图所示为7级，表面粗糙度精度要求为7级。

2.2压坯精度设计由模具设计任务书的零件成品图可得知该产品压坯同轴度需控制在0.08mm，相当于IT10级；压坯垂直度控制为0.1mm，相当于IT11级；压坯侧面平行度为0.15mm，相当于IT12级。

2.3压坯密度和单重的确定由于已知压坯密度ρ=6.6g/cm3，因此压坯单重W=ρ×V ，由成品图给数据计算其压坯体V=h×S,算的V=166.8cm3 ，所以求的压坯单重W=6.6×166.8=1100.8g。

3、压机与压制方式选择3.1压机压力选择铁基制品一般采用固相烧结，其制品密度除了依靠烧结温度、保温时间之外，在一定程度上还依靠较高的压坯密度来达到，因此该产品采用500MPa的单位压力。

根据任务书要求，截面积S=74.0cm2 ，所以F=P×S=5×74=370t脱模压力，根据实际生产经验，铁基压坯的脱模压力P脱模≈0.13P=0.13×500MPa=65MPa3.2压制类型的选择年生产量为50万件，假设每年的工作时间为300天，每天工作时间为8小时，则p=500000/300/8/60=3.47=4件/min，所以选择自动压制。

粉末冶金及模具设计粉末冶金简介粉末冶金是一种用金属粉末作为原料，通过成型和烧结等工艺制备金属材料的技术。

粉末冶金工艺具有高效能、可消除某些金属的自然缺陷、能使机构、材料等在物理及机械性能改善等优点，具有许多其他工艺无法比拟的特点。

粉末冶金广泛应用于航空航天、汽车制造、机械制造、电子通讯等领域。

粉末冶金工艺步骤粉末冶金工艺可大致分为粉末的制备、成型、烧结和后处理等步骤。

粉末制备粉末冶金的首要步骤是粉末的制备。

粉末可采用物理方法（如雾化法、机械球磨法等）或化学方法（如溶胶凝胶法、羟基磷灰石法等）进行制备。

制备出的粉末应具有一定的粒度和化学成分，以满足后续成型、烧结工艺的要求。

成型成型是将粉末冶金原料粉末按照设计要求形成所需形状的工艺。

成型方法包括压制法、注塑法、挤压法等。

其中，压制法是最常用的成型方法之一，通过将粉末与模具施加压力，使粉末颗粒间相互结合，形成所需形状。

烧结在成型之后，粉末会经过烧结工艺。

烧结是将成型的粉末在高温条件下进行加热，使粉末颗粒之间相互结合，形成致密的材料。

通过烧结，可以消除粉末冶金材料中的毛孔及气孔等缺陷，提高材料的密度和力学性能。

后处理粉末冶金材料在烧结后可能还需要进行后处理，包括表面处理（如涂层、抛光等）和热处理（如退火、淬火等）。

后处理的目的是进一步改善材料的性能，满足特定的应用要求。

模具设计模具在粉末冶金工艺中起到至关重要的作用。

模具设计的好坏直接影响到成品的质量和生产效率。

模具类型根据成型方式的不同，模具可分为压制模具、注塑模具、挤压模具等。

不同的模具用于不同的成型工艺，具有不同的结构和特点。

模具设计要点模具设计需要考虑的要点主要包括模具结构设计、材料选择、表面处理、冷却系统和顶针结构等。

模具结构设计应保证成型质量和生产效率。

不同形状的工件可能需要不同类型的模具结构，需要考虑工件的形状、大小、复杂度等因素。

材料选择是模具设计中的关键因素之一。

模具材料需要具有足够的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，以满足长时间的生产需求。

第8教学单元课 题：粉木冶金模具尺寸设计原则教 学 n 标知识目标 1.掌握粉末冶金模具尺寸设计原则和方法能力目标 能进行简单模具尺寸的设计 职业素质目标 爱岗敬业诚实守信技能过硬自土创新 教学重点 模具尺寸设计 教学难点 模具尺寸设计辅助教学手段 采用实物、标本、模型、图表、幻灯和录像等手段 教学准备准备教学目标、准备学生情况、准备教学材料、准备教 学心理、准备教学过程、准备教学评价授课班级授课日期月 日月 日 月 日月 日月 日 教学进程教学方法及 时间分配 复习提问：压坯密度分布与压制方式的关系？ 采用任务教 学法、案例 教学法、引 导文教学 法、现场教 学法，通过 教师讲解、 示范,引导 学生学习。

2学时导 言： 教学内容：一、决定模具尺寸的步骤粉末冶金制品的生产过程一般为：混料一成形一烧结一精整 （或复压），而模具设计的步骤则依次为：（1） 选定精整方式及精整模具尺寸；根据精整余量确定烧结件 尺寸；（2） 根据所选定的烧结材料和制造工艺的烧结收缩（或膨胀） 量，确定压坯尺寸；（3） 根据压坯尺寸确定成形模具尺寸。

这主要是由于造成压坯尺寸变化的因素来自成形、烧结和精整。

下面逐一加以说明。

先假设粉末冶金制品的形状如图所示，当粉末在模具中成形时，加压(300-800MPa)后，将会使阴模与第一下模冲产生径向应变。

待压坯由模具中脱出之际，内应力得以释放，这时在径向产生胀大，表现为压制回弹。

为减小压制回弹，提高阴模刚性，一般采用将阴模红装以保护套，以及使用杨氏模量高于合金工具钢与高速钢的硬质合金制作阴模。

成形后的压坯的C部分比 B部分的同弹要大，主要是由于在阴模与第一下模冲之间留有适当间隙，成形时，被撑大的第一下模冲便变为挤住阴模的状态。

模冲因受形状的制约，无法用提高阴模刚性的办法来提高模冲的刚性。

下模冲与阴模的间隙一般为径向尺寸的0. 03%-0. 1%,间隙过大则易造成模冲破损。

压坯经过烧结后，一般会产生尺寸变化，或收缩或膨胀，统称为烧结收缩量，用百分数来表示。

粉末冶金模具设计粉末冶金含油轴承的模具设计1.零件图以下是传送带用电动机转自轴的含油轴承图，批量生产，采用粉末冶金工艺。

见零件图—精整件。

2.产品分析使用工况：用于物料输送带的驱动电动机，有轻度冲击载荷，电机转速15000到20000转/分，要求强度大于200MPa，含油率大于15%，且含油量能满足较长使用寿命。

机构简介：电动机转子轴通过联轴器与减速器相连，含油轴承套在转子轴上，架于电机壳体上，起承受径向载荷和润滑作用。

材料选择：电机功率1500w以上，功率较大，载荷不平稳，根据“烧结金属含油轴承的ISO5755:2001”标准，选用压坯烧结强度较大的Fe-C-Cu系列金属粉末，牌号为-F-00C2-K250/ISO5755:2001。

干态密度：6.2g/cm3 。

成分：Fe,余量；C<0.3%；Cu,(1～4)%。

3.制造工艺及模具设计参数选择含油轴承需要进行内外精整才能达到允许公差要求。

拟定为烧结后精整再浸油，工艺参数如下：产品工艺：压制-烧结-外箍内胀精整-浸油。

工艺参数：产品外径：D=3006.0﹢02.0﹢，内径d=22﹢0.03﹢0.01外径变化量：精整回弹量：δ外=0.02mm，精整余量：Δ外=0.06mm,烧结收缩率：C外=0.15%，压制回弹率：e外=0.2%。

内径变化量：δ内=0.01mm, Δ内=0,C内=0.15%,e内=0.15%。

4.设计计算（1）成型模结构：由压坯尺寸和“成形模结构方案及适用范围”表，选用双向压制结构，（阴模和芯棒液压浮动实现）。

结构图如下：有孔类压坯浮动压制成形模1-上模冲 2-阴模 3-脱模套 4-阴模板 5-下模冲 6-芯棒 7-导柱 8-导套 9-下模板 10-外连接板 11-垫铁 12-弹簧 13-装粉调节垫 14-内连接板（2）成形模径向尺寸d m=(d max-δ内) ×（1+ C内- e内）+Δ内=22.01mmD m=(D min-δ外) ×（1+ C外- e外）+Δ外=30.05mmd max ,D min分别为产品内外经允许值的最大最小值。