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1、粉末冶金模具设计说明书江苏科技大学- 1 -粉末冶金模具设计说明书1、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。 2、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 300800MPa） 。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 2.53.2,取常用值 2.8，即松装密度： 松 =2.8g/cm
2、3压坯密度： 压 =6.6g/cm3压缩比：C=/=2.363、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 222S=(B(301)6844m-A)则其压制力F=pS=500MPa628mm2=314kN江苏科技大学- 2 -脱模压力F 脱 =p 侧余 S 侧 =0.21001570=31.4kN粉末对阴模壁的静摩擦系数，此处 =0.2p 侧余 残余侧压力，此处 p 侧余 =0.2p=0.2500MPa=100MPaS 侧 侧面积， S 侧 =EB+FC=3.14(1030+1020)=1570mm 2侧压力p 侧 =p=p/(1-)=0.385
3、00MPa=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= /=2.36装粉台阶高度 E0=CE=2.3610mm=23.6mm 装粉总高度 D0=C(E+F)=2.3620mm=47.2mm 2.1 压坯高度验算maxax2.8(1)(510)74.26HFmFmax=185mm(设计手册表 4-20TPA50/2 压力机的最大装料高度)H=D0=47.2mm单向 Kmax=5(=0.1,表 3-5)，压坯有台阶面，选择双向压制。4.压制类型的选择因为采用大批量生产，故使用自动压制。江苏科技大学- 3 -4、成型设备与压制
4、工具系统1.装粉方式的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.模架的选择根据设计手册表 5-1，模架选用上一下二式 B 型模架。3.压机类型的选择2S=68mF=314kN F 脱 =31.4kND0=47.2mm 由表 4-20，选用 TPA50/2 机械式压制成形压力机。5、压模主要零件的结构设计1.结构组成模具由阴模、上冲模、下冲模组成。2.尺寸计算1）径向尺寸的确定 阴模内径 d=Dcp(1+c-e)=30(1+0.2-0.2)mm=30mm芯棒内径 d 内 =dcp(1+c-e)=1(1+0.2-0
5、.2)mm=10mm阴模外径 查表得 m=D/d=3.03.2，取 m=3.0，则 D=90mmDcp制品外径平均尺寸dcp制品内径平均尺寸c烧结收缩率（）江苏科技大学- 4 -e压坯压制回弹率（）上模冲外径 D1=30mm，内径 d1=10mm;下模冲第一下模冲：外径 D2=30mm，内径 d2=20mm；第二下模冲：外径 D3=20mm，内径 d3=10mm。2)轴向尺寸的计算阴模对带台阶面压坯阴模的高度：H f=D0+(1015)=47.2+(1015)=60mm芯棒在计算芯棒长度时 2，要考虑一下几点：1芯棒上端面应与阴模上端面平或略低一点，便于自动送粉。2芯棒成形面的长度应与阴模高度
6、相等。3采用手动模是，芯棒长度可与阴模高度相等。4采用机动模时，芯棒除了形成面长度外，还应加上根据压制方式，脱模方式和连接方式等具体结构条件来选定的其他长度。模冲下模冲定位高度 H1 选择的原则是：1手动模比机动模的下模冲定位高度 H1 要大。2对于机动模，当压力机或模架导向差时，H1 选较大的值。3压坯高度大时 H1 选较大值。4上、下模冲 在计算模冲高度时，要考虑一下几点：a.足够的压缩行程。b.做够的脱模行程。c.适宜的定位高度。d.连接所需要的高度。在设计时，根据具体结构需要来确定模冲的高度。下模冲轴向尺寸计算：江苏科技大学- 5 -1FhE2FhE21下模冲公称高度 1、下模冲压缩弹
7、性变形量2h、F成形压力（MPa ）E弹性模量，为 2.1105MPa长下模冲的实际高度2h下模冲弹性变形量之差取 =80mm， =100mm，计算得变形量之差为 0.3, =99.7mm12h 2h取下模冲定位高度 15mm上模冲压入阴模深度 l2= D0-D-15=12.2mm，取上模冲 60mm。4.公称尺寸的选择上模冲与阴模 H6/f5第二下模冲与阴模 H6/f5模冲与芯棒 F6/h5第一与第二下模冲 H6/f5六、双向压制成形顺序图解江苏科技大学- 6 -七、压模零件加工1.压模零件材料的选择查表得阴模，下模冲、芯杆，材料都选用 GCr15。2.压模零件热处模具热处理是模具加工的重要
8、环节，是保证模具质量和提高模具寿命的关键序，因此必须根据所选定的材料制定合理的热处理工艺。阴模加工工艺流程：芯棒加工工艺流程：模冲加工工艺流程：江苏科技大学- 7 -热处理工艺锻造工艺：始锻温度 10501100 终锻温度 850880退火工艺：790810保温 26h，以 2030h，冷却到 550后炉冷或空冷，退火态硬度170207HB淬火工艺：缓慢预热至 600，快速加热至 830，油冷回火工艺：150400 硬度 5964HRC工艺曲线：七、模具零件的技术要求1.阴模要求阴模高度应能容纳压制所需的松散粉末，并使上、下模冲有良好的定位和导向；能保证压坯外形的几何形状和尺寸精度；工作面的粗
9、糙度 Ra0.8um；工作表面要有高的硬度和良好的耐磨性；江苏科技大学- 8 -在工作压力下应具有足够的强度和刚性； 根据产品的批量和复杂程度，选择合适的阴模材料结构上应便于制造和维修，使用安全，操作方便能使压坯完好的脱出平磨后需退磁2.芯棒要求保证压坯内腔的几何形状和尺寸精度工作面的粗糙度 Ra0.8um；与上下模冲应有良好的配合、定位和导向工作段应有高的硬度平磨后需退磁3.模冲要求1）工作表面要有足够高的硬度和良好的耐磨性，材料的选择与处理应考虑有适当的韧性；2）上、下模冲对阴模和芯棒应有良好的配合、定位和导向，并有合理的配合间隙，复合的模冲（即有压套时）应能脱出压坯3）上下模冲的工作面和配合面的粗糙度 Ra0.8um，非工作段的外径可适当缩小，内径可适当放大，减少精加工量和阴模、芯棒之间的摩擦4）有关部位应能保证垂直度、平行度和同轴度等技术要求5）平磨后需退磁生产的主要设备：车床、铣床、磨床、钻床、线切割、电火花等。
