中南大学粉冶院课程设计之模具设计说明.doc

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1、.word可编辑.粉末冶金模具设计——课程设计指导老师：姓名：王XX班级：学号：2012年12月25日.专业.专注..word可编辑.目录一、引言二、设计任务书三、工艺流程设计四、压坯设计1、产品零件分析2、压坯形状的设计3、压坯尺寸的计算4、压坯精度的设计5、压坯密度与单重的确定五、压制方式与压机的选择1、压制压力及脱模压力计算2、压制方式的选择3、压机的选择4、压模的设计六、模具零件的设计1、零件尺寸的计算2、压模零件材料的选择七、附图.专业.专注..word可编辑.一、引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

2、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。粉末冶金是采用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

3、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，则此模具符合要求。本次课程设计之前，我们已经学习了《热处理原理与工艺》、《粉体材料成形设备与模具设计》、《粉末冶金原理》、《硬质合金》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

4、。.专业.专注..word可编辑.三、工艺流程设计本产品为Fe基零件，粉末冶金铁基结构件生产大致工艺流程如下：合格混料制粉（还原法制取铁粉，电解法制取铜粉）混合（铁粉+炭粉+铜粉+硬脂酸锌）后续处理质检合格产品压制烧结1、制粉采取还原法制取多孔海绵状的铁粉，采用电解法制取树枝状的铜粉，其成形性较好。2、混料以铁粉为主要原料，添加石墨炭、铜粉及其他少量合金元素（例如Mn、V等，根据不同的使用性能添加不同种类和含量的合金元素）。这里，原料配比为Fe-(1.5~2)Cu-(0.6~0.7)C（质量分数%），再加入适量的硬脂酸锌充当成形剂，然后进行混料均匀。3、成

5、形混料均匀后，根据产品的质量算出粉末单重，装粉压制。铁基材料压制压力一般在400~700MPa，根据产品的尺寸，依照下文计算这里选取压制压力600MPa。4、烧结将压制的压坯放置在采用还原性气氛的钼丝炉中进行烧结，通过缓慢加热、保温、冷却三个阶段，该铁基制品采用1120℃的烧结温度。由于高温下不同种类原子的相互扩散，粉末表面氧化物的被还原以及变形粉末的再结晶，使粉末颗粒相互结合，提高了粉末冶金制品的强度，并获得与一般合金相似的组织。经烧结后的制件中，仍然存在一些微小的孔隙，属于.专业.专注..word可编辑.典型粉末冶金产品。5、后续处理一般烧结好的压坯能

6、够达到所需性能，可直接使用。但有时还需进行必要的后处理。如精整处理，可提高制件的密度和尺寸形状精度；对铁基粉末冶金制件进行淬火、表面淬火等处理可改善其机械性能；为达到润滑或耐蚀目的而进行浸油或浸渍其它液态润滑剂；将低熔点金属渗入制件孔隙中去的熔渗处理，可提高制件的强度、硬度、可塑性或冲击韧性等。四、压坯设计所谓压坯设计，就是确定所要压制成型的压坯的几何尺寸与形状、尺寸精度和形状位置精度、压坯密度等。1、产品零件分析本产品为Fe-0.6C的铁基材料，压坯密度为6.5g/cm3，原料的粉末松装密度为2.5g/cm3，年产量为40万件。压坯的压缩比为K=6.5/

7、2.5=2.6。2、压坯形状的设计产品的形状及尺寸见模具设计任务书所示，压坯的形状和零件形状基本相同。可知该零件为等截面零件，在圆环柱上挖去四个对称分布的Φ10的圆柱。3、压坯尺寸的计算由《粉体材料成形设备与模具设计》P161查得，压坯密度为6.5g/cm3的铁基制品的轴向弹性后效t1=1.2%，轴向烧结收缩率s1=2.0%.专业.专注..word可编辑.，径向弹性后效t2=0.25%，径向烧结收缩率s2=0.8%。所以压坯尺寸：压坯高度：h=15×（1-t1+s1）=15×1-0.012+0.02=15.12mm压坯外径：D=120×1-t2+s2=12

8、0×1-0.0025+0.008=120.66mm压坯内径：d=4