粉末冶金:钢压模具设计
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粉末冶金模具的设计与制造1. 引言粉末冶金是一种重要的金属制造工艺,广泛应用于汽车、航空航天、电子、能源等领域。
在粉末冶金工艺中,模具的设计与制造是关键环节,直接影响产品的质量和性能。
本文将介绍粉末冶金模具的设计与制造过程,包括模具材料的选择、模具的结构设计、加工工艺等内容,以帮助读者全面了解粉末冶金模具的制造方法和技术要点。
2. 模具材料的选择模具材料的选择是粉末冶金模具设计的第一步。
模具材料需要具备一定的硬度、耐磨性和耐各种腐蚀介质的能力。
常用的模具材料有以下几种:•工具钢:具有较高的硬度和韧性,适用于大部分粉末冶金模具的制造。
•高速钢:具有更高的硬度和耐磨性,适用于对模具耐磨性要求较高的情况。
•硬质合金:具有较高的硬度和耐磨性,适用于对模具耐磨性要求极高的情况。
在选择模具材料时,需要根据具体应用场景和成本考虑,综合各种性能指标做出合理选择。
3. 模具的结构设计模具的结构设计是粉末冶金模具制造中的核心环节。
良好的模具结构设计可以提高产品的制造效率和质量,降低生产成本。
以下是模具结构设计的几个要点:•模具的整体结构应该合理,易于安装和拆卸。
模具的结构应简洁、牢固,能够承受制造过程中的力和压力。
•模具的导向和定位系统要设计到位,以确保模具在制造过程中的稳定性和精度。
•模具的开合系统要灵活可靠,能够实现快速开合和调节。
对于大型模具,可以考虑采用液压或气动开合系统。
•模具的冷却系统要充分考虑,以保证模具在制造过程中能够及时散热,提高产品质量和生产效率。
4. 模具的制造过程粉末冶金模具的制造过程主要包括以下几个步骤:4.1 模具设计在模具设计阶段,根据产品的形状和尺寸要求,通过CAD软件进行三维建模。
在设计过程中,要充分考虑模具的可行性和制造工艺,以确保模具的质量和可生产性。
4.2 模具加工模具加工是模具制造的关键环节。
常用的模具加工方法包括数控加工、线切割、铣削等。
在加工过程中,需要根据模具材料和结构要求选择合适的加工工艺,精确控制加工尺寸和表面质量。
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AbstractThis text was main circumambience powder metallurgy and molding tool design to open an exhibition the following several aspect of research1,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 andit 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。
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。
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。
中南大学粉末冶金研究院模具设计说明书班级:姓名:学号:指导老师:模具设计说明书一、工艺流程设计采用的零件材质为Fe-0.6C,压坯密度为6.4g/cm3,原料粉末的松装密度为2.5g/cm3,年产量为50万件。
用一般粉末冶金方法即可实现生产,其具体生产工艺流程如下:说明:由于零件为薄壁件,因此不予精整。
表面光洁度以及倒角要求由后续磨削加工达到。
二、压坯设计1.产品零件分析1)材质为铁基材料,非等高压坯,带一个外台阶和一个内台阶,共有3个螺栓孔。
2)为了简化模具结构,保证产品压坯顺利脱模,同时又由于螺栓孔不易在压制中成型,所以压坯设计中,该处设计为整体台阶,把螺栓孔除去,留在后续机加工中成形。
那么,该压坯大致为带一个外台阶和一个内台阶的压坯。
3)从零件精度分析,所给零件粗糙度要求为6.3及25较低,也无平行度、径向跳动、同轴度等形状精度的要求。
2. 压坯形状的设计:基本原则:尽可能使压坯形状与产品零件形状相同或相近——近净成形,同时考虑产品质量要求、压制成形过程要求及压模结构、零件强度等。
1)从裝粉和压制密度均匀性考虑:所给零件比较规则,无装粉困难。
2)从压坯脱模角度考虑:成品中没有不利于脱模的结构和因素。
3.压坯尺寸计算1)烧结压制中各参数选取如下:径向弹性后效:0.2%,轴向弹性后效:1.4%径向烧结收缩:0.5%,轴向烧结收缩:2%为满足表面粗糙度要求,在粗糙度要求为6.3的面预留0.05mm磨削加工余量2)压缩比:k=d压/d粉=6.4/2.5=2.563)压坯相对密度:d Fe=7.874g/cm3d C=2.25g/cm3则压坯理论密度dm=100/(99.4/7.874+0.6/2.25)=7.76g/cm3相对密度ρ=d压/dm=6.4/7.76=0.8254)轴向尺寸:压坯主体总高H1=10*(1-1.4%+2%)+0.05=10.11mm压坯台阶高度H2=5*(1-1.4%+2%)+0.05=5.08mm5)径向尺寸:长径D1=54*(1-0.2%+0.5%)=54.16mm短径D2=518(1-0.2%+0.5%)=51.15mm壁内径D3=28*(1-0.2%+0.5%)=28.08mm壁外径D4=35*(1-0.2%+0.5%)+2*0.05=35.21mm所设计压坯如图所示:三、压制方式1)零件高径比:H/D=10.11/54.162=0.187,零件总高径比很小,可考虑采用单向压制和非同时双向压制结合的压制方式。
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一、产品分析生产一批圆环状钢制模坯,内径40mm,外径80mm,高度40mm二、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:ρ松=2.8g/cm3压坯密度为:ρ压=6.6g/cm3三、压机与压制方式选择1.压制压力选择采用400MPa的单位压力,且压坯截面积为:S=12.56cm2则压制压力为:F=P×S=400MPa×12.56cm2=502KN2.压制类型选择因为采用大批量生产,故使用自动压制。
3.压制方式选择采用双向压制。
4.装粉高度、压缩比的确定查表B-2,可得压缩比K=2.35,又压坯高度H坯=40mm,则装粉高度为:H粉=H坯×K=40×2.35=94mm四、成型设备与压制工具系统1.装粉方式选择该产品压坯高度一致,粉料组元之间密度差别不大,模腔形状简单不易产生成分偏析,粉末易于填充,因此采用落下式方法正常装粉。
2.模架选择查表4-26,模架选用上-下一式A型模架。
3.压机类型选择H受力=H坯(K-1)H受力=0.15SmaxSmax =(K-1)H坯/0.15=360mm根据最大压制压力和最大装粉高度要求选择液压式压机。
五、压模主要零件结构设计1.结构组成模具由阴模、上冲模、芯棒、下冲模组成。
2.尺寸计算①阴模高度:由松装粉末高度、下模冲定位高度、上模冲压缩粉末进入阴模前的高度确定:H阴=H粉+H下+H上=94+20+20=134mm。
②阴模内径:D阴内=80mm③阴模外径:查表知当压坯密度为6.6g/cm3时,m=D/d≈2.5~2.8,因此D阴外=200mm。
④上模冲高度:94-40=54mm。