粉末冶金直齿锥齿轮的模具设计

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1、粉末冶金技术000104粉末冶金技术POWDERMETALLURGYTECHNOLOGY2000　Vol.18　No.1　P.16-22粉末冶金直齿锥齿轮的模具设计秦万忠摘　要：根据渐开线齿轮的基础知识及粉末压制烧结理论确定了设计模具型腔及结构的原理和方法。实践证明，模具结构合理，制造容易，产品质量可靠，生产效率高。其成本比机加工降低70%。效果良好。关键词：直齿锥齿轮；模具设计DIEDESIGNOFP/MPLAIN-BEVELGEARQinWanzhong（TheInstituteofTianjinMe

2、chineryResearchandDesign,Tianjin300210）Abstract：Accordingtotherequirementsfortheinvolutegearandpowdermetallurgytheory,thepresentarticlegivesaprincipleandmethodfordesigningdiecaveandstructure.Thepracticeshowsthatthediedesignedisreasonableinstructureandeasy

3、making.TheP/Mpartsproducedbythediehavereliablequalityandhighproductivity.Theproductioncostsarereduced70%thanmachine-mademethod.Keywords：plain-bevelgear;diedesign▲1　前言　　直齿锥齿轮是现代机械产品中广泛使用的一种典型结构零件。传统机加工方法生产成本高、效率低、材料利用率只有40%左右。而粉末冶金方法生产具有少切削或无切削、效率高、成本低等特点，

4、近几十年在国内外得到了迅速的发展。由于锥齿轮形状复杂，精度要求较高，一般均需经过压制、烧结和精整等工艺过程。设计人员需要根据工艺过程中各尺寸的变化规律分别设计压制、精整模具。该设计要解决三个问题：①压制成形与脱模问题；②模具型腔尺寸的确定原则；③模具齿形的对准问题。　　本文根据渐开线齿轮的基础知识及粉末压制烧结理论，在实践的基础上确定了设计型腔及模具结构的原理和方法。可以比较合理简便地实现直齿锥齿轮的生产，使成本比机加工降低了70%，材料利用率可达98%。2　模具设计　　关于渐开线齿轮及粉末压制烧结的基础

5、知识，许多资料中均有介绍，不再复述，有关知识将直接应用。万方数据file:///E

6、/qk/fmyjjs/fmyj2000/0001/000104.htm（第1／15页）2010-3-2219:04:26粉末冶金技术0001042.1　模具结构　　模具结构应保证便于装粉、脱模、密度均匀、模具制造容易、简单耐用等。直齿锥齿轮属于带斜面的多齿类结构件，精度、强度、密度要求均较高，结构复杂，横截面变化大，见图1。图1　直齿锥齿轮　　由于压制时，粉末体主要沿轴向压缩，几乎不产生明显的横向流动。但如果压坯各截面上的

7、粉末受到不同程度的压缩时，受压缩程度较大的截面上的粉末会向受压缩程度小的截面上产生横向流动。因此，保证压坯各点密度均匀的原则应该是各截面装填系数d坯/d粉相同或相近，压缩比H粉/h坯相同或相近，压制速率相同。因此，可将直齿锥齿轮分成Ⅰ、Ⅱ两部分来分析。　　Ⅰ部分可看成圆筒形，装粉高度H粉=k。h坯，k为装填系数。　　Ⅱ部分装粉关系如图2。下模冲固定，理论装粉线是B线，万方数据file:///E

8、/qk/fmyjjs/fmyj2000/0001/000104.htm（第2／15页）2010-3-2219:0

9、4:26粉末冶金技术000104图2　斜面压坯装粉　　实际装粉线是C线。这样b边装粉高度比理论值高，而a边装粉高度比理论值低。但在压制开始阶段，由于粉末受压缩程度不同而由b边向a边横向流动，从而减少由于装粉不合理所造成的密度差。一方面斜面压坯的密度差随着节锥角δ的减小而增大，但另一方面，粉末的横向流动也随节锥角的减小而增大。综合考虑Ⅰ、Ⅱ部分，将Ⅰ部分的下模冲下移，如图3。不仅有利于压坯脱模，而且可减小Ⅱ部分装粉不合理所造成的密度差，也能降低整体上模冲压制时Ⅰ部分的装粉不合理性。若这样仍不能达到密度均匀的

10、要求，可将上模冲做成由Ⅰ、Ⅱ部分组成的组合上模冲。利用先压缩粉末的横向流动，可进一步降低装粉的不合理性，使压坯密度更趋均匀。压制时，上下模冲的移动距离在保证压坯平均密度的前提下，通过计算和试模确定。值得注意的是，若装粉比例不合理，造成Ⅰ、Ⅱ部分密度差过大，在压制过程的最后瞬间，压坯Ⅰ部分截面上的粉末将对Ⅱ部分产生很大的压力，由于弹性后效导致裂纹。万方数据file:///E

11、/qk/fmyjjs/fmyj2000/0001/00