粉末冶金模具设计教学内容

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。

粉末冶金模具设计一、课程说明课程编号：070118Z10课程名称：粉末冶金模具设计/ Tooling design for powder metallurgy课程类别：专业教育课程学时/学分：40/2.5先修课程：《工程制图基础》、《机械设计基础》、《粉末冶金原理》适用专业：粉体材料科学与工程教材、教学参考书：1粉体材料成形设备与模具设计，熊春林、汤中华、李松林编著，化学工业出版社，2006年2 粉末冶金模具设计手册（第3版），印红羽、张华诚主编，机械工业出版社，2013。

3 粉末冶金机械零件实用技术，周作平，申小平编著，化学工业出版社，2005。

4 粉末冶金模具设计，印红羽、张华诚主编，机械工业出版社，2002。

5 粉末冶金模具模架实用手册，韩凤麟主编，冶金工业出版社，1998。

二、课程设置的目的意义粉末冶金模具设计课程是为粉体材料科学与工程专业设立的专业必修课。

课程的设置目的是让学生通过学习这门课程，了解粉体成形所用设备的基本类型、结构特点与工作原理，掌握粉体成形模具设计的基本原理、原则和方法，培养学生独立进行粉体成形模具常规设计与创新设计的能力，使学生能根据需求灵活运用各种粉体成形技术，为从事粉末冶金材料及制品的研究开发工作奠定基础。

三、课程的基本要求知识：掌握粉体成形模具设计的基本原则、基本方法和基本要求，了解常用粉体成形设备的结构特点、工作原理及适用范围，掌握粉体模压成形初压模、精整模、粉末冶金热锻模设计内容、要求和方法，了解粉体注射成形和挤压成形模具设计的基本内容、要求和方法，学会从材料或制品的原料组成、形状、尺寸精度及密度均匀性要求出发选择成形设备及成形方式，建立粉体成形模具设计的基本思维方式，形成粉体材料或制品分析－预成形坯设计－粉体成形模具设计的基本知识结构。

能力：针对具体产品，提出有效的成形方案，提供规范的设计图纸的能力；具备复杂形状零件成形的模具设计能力；具备运用相关软件进行计算机绘图的能力；培养创新思维和创新设计的能力；素质：建立科学设计，用户至上的观念，通过课程中的分析、讨论和辩论培养良好的沟通交流素质；通过课外导学的模式，提升自主学习、在实践中学习和终身学习的意识，形成不断学习和适应发展的素质。

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。

粉末冶金模具教案教案标题：粉末冶金模具教案教学目标：1. 了解粉末冶金模具的基本概念和应用领域；2. 掌握粉末冶金模具的制作流程和相关技术；3. 培养学生的实践操作能力和创新思维。

教学内容：1. 粉末冶金模具的定义和分类；2. 粉末冶金模具的制作流程；3. 粉末冶金模具的材料选择和性能要求；4. 粉末冶金模具的应用案例分析。

教学步骤：一、导入（5分钟）1. 利用图片或视频展示粉末冶金模具的应用案例，引发学生的兴趣和好奇心；2. 提问：你知道粉末冶金模具是什么吗？它有哪些应用领域？二、知识讲解（15分钟）1. 讲解粉末冶金模具的定义和分类，介绍常见的粉末冶金模具类型；2. 详细解释粉末冶金模具的制作流程，包括模具设计、模具材料选择、模具加工等；3. 引导学生了解粉末冶金模具的材料选择和性能要求，如耐磨性、高温抗变形性等。

三、实践操作（30分钟）1. 分发实验材料和工具，组织学生进行小组实践操作；2. 要求学生根据已学知识设计并制作一个简单的粉末冶金模具；3. 引导学生在实践中解决问题，培养其实践操作能力和创新思维。

四、案例分析（15分钟）1. 分析粉末冶金模具在实际应用中的案例，如汽车零部件、机械零件等；2. 引导学生思考粉末冶金模具在不同领域的优势和局限性；3. 鼓励学生提出自己的想法和改进建议。

五、总结和评价（10分钟）1. 学生进行小结，概括粉末冶金模具的关键知识点；2. 教师进行教学评价，对学生的表现进行肯定和指导；3. 提问：你对粉末冶金模具有什么新的认识和想法？教学资源：1. 图片或视频展示粉末冶金模具的应用案例；2. 实验材料和工具，如粉末冶金模具制作所需的材料、模具加工工具等；3. 相关案例分析资料和参考书籍。

教学评估：1. 实践操作评估：根据学生的模具设计和制作质量进行评估；2. 参与度评估：观察学生在课堂讨论和实践操作中的参与程度；3. 知识掌握评估：通过课堂小结和问题回答等方式评估学生对粉末冶金模具知识的掌握程度。