中南大學(xué)模具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明

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1、粉末冶金模具設(shè)計(jì)說明書學(xué)院：粉末冶金研究院班級(jí)：材料化學(xué)姓名：學(xué)號(hào)：前言材料是中國四大產(chǎn)業(yè)之一，它包括有機(jī)高分子材料、復(fù)合材料、金屬材料及無機(jī)非金屬材料。粉末冶金技術(shù)作為金屬材料制造的一種，以其不可替代的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)與其它制造方法共同發(fā)展。粉末冶金相對(duì)其它冶金技術(shù)來說具有：成本低；加工余量少；原料利用率高；能生產(chǎn)多孔材料等其它方法不能生產(chǎn)或著很難生產(chǎn)的材料等優(yōu)勢(shì)。粉末冶金是制取金屬粉末以及將金屬粉末或金屬粉末與非金屬粉末混合料成型和燒結(jié)來制取粉末冶金材料或粉末冶金制品的技術(shù)。粉體成形是粉體材料制備工藝的基本工序。模具是實(shí)現(xiàn)粉體材料成形的關(guān)鍵工藝裝備。

2、模具的設(shè)計(jì)要盡可能的接近產(chǎn)品的形狀，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理表面光滑，減少應(yīng)力集中，避免壓坯分層、開裂。模具本身要有一定的強(qiáng)度保證壓制的次數(shù)，不易變形。粉體模壓成形模具主要零件包括：陰模、芯桿、模沖。模具設(shè)計(jì)首先要廠家提供產(chǎn)品圖，再確定成型的方式，收集壓坯設(shè)計(jì)的基本參數(shù)（包括：松裝密度、壓坯密度、粉體的流動(dòng)性、及燒結(jié)收縮系數(shù)等。）來算得壓坯的尺寸。根據(jù)壓坯形狀尺寸以及服役條件和要求來設(shè)計(jì)出成型模具尺寸，校核模具強(qiáng)度。最后在用模具試壓，若壓坯合格，則此模具復(fù)合要求。本次課程設(shè)計(jì)之前，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了《熱處理原理與工藝》、《粉末冶金原理》等相關(guān)課程的知識(shí)。這次在老

3、師的指導(dǎo)下，和同學(xué)的相互討論，自己查閱資料，基本上懂得了模具設(shè)計(jì)的步驟和方法。相信經(jīng)過這次設(shè)計(jì)后，對(duì)以后的工作會(huì)有很大的幫助。一，設(shè)計(jì)任務(wù)已知：零件材質(zhì)為Fe-0.6C，壓坯密度為6.72g/cm3，原料粉末的松裝密度為2.58g/cm3，年產(chǎn)量為50萬件。二，壓坯設(shè)計(jì)1，產(chǎn)品零件分析由于蘭高度較小，且寬度較窄，可以采用帶臺(tái)階的陰模，因上下兩端面都帶有臺(tái)階，所以用組合模沖。考慮到產(chǎn)品的高度和厚度比較大，為防止壓坯密度不均，采用摩擦芯桿壓模結(jié)構(gòu)。2，壓縮比的確定我們已知：壓坯密度γ壓=6.72g/cm3原料粉末的松裝密度ρ松=2.58g/cm3由此

4、我們可知壓縮比(填裝系數(shù))K=γ壓/ρ松=2.60三，壓制成型與壓力機(jī)選擇1，壓制壓力的確定取單位壓制正壓力為500Mpa。壓坯受壓橫截面積：S正=π×(15×15-5×5)=628.3mm2總的壓制壓力F=P×S=500Mpa×628.3mm2=314.15kN2，壓制方式選擇S側(cè)芯=π×10×30=942.5mm2S側(cè)陰=π×20×25+π×30×5=2042.0mm2S側(cè)/S正=（S側(cè)芯+S側(cè)陰）/S正=（942.5+2042.0）/628.3=4.75<7.80摩擦芯桿壓制就可以滿足壓坯密度分布均勻性的要求，因此壓制方式采用摩擦芯桿壓制。

5、3，壓制類型選擇因?yàn)椴捎玫氖谴笈可a(chǎn)，因此選擇自動(dòng)壓制。四，工藝參數(shù)1，裝粉高度確定由以上可以知道壓縮比K=2.60，又壓坯高度為30mm，軸向上壓坯彈性后效取1.0%，燒結(jié)收縮率取1.5%。兩端面各留0.5mm的機(jī)加工量。高度方向上的精整余量可不考慮。于是有：壓坯總高度h坯=h0(1-t軸+S軸）=30（1-1.0%+1.5%）+2×0.5=31.15mm高度方向裝粉H粉=h坯*k=2.7×31.15=84.11mm，取84mm壓坯法蘭高度h法=5（1-1.0%+1.5%）+0.5=5.53mm法蘭部分裝粉高度為H粉2=2.6×5.53=13

6、.27mm2，脫模后壓坯尺寸變化h坯1=h坯×t軸+h坯=31.46mmh法1=h法+h法×t軸=5.53+5.53×1.0%=5.58mm壓坯徑向彈性后效取0.2%，徑向燒結(jié)收縮率取0.8%。由于壓坯外帶臺(tái)階，不留機(jī)加工余量和精整余量，內(nèi)孔精整余量為0.08mm。內(nèi)孔直徑D內(nèi)=10.02（1-0.2%+0.8%）-0.08=10.00mm脫模后D內(nèi)1=D內(nèi)+D內(nèi)×0.2%=10.02mm法蘭部位外徑D外法=29.90（1-0.2%+0.8%）=30.08mm脫模后D外法1=D外法+D外法×0.2%=30.14mm下部外徑D外下=19.97（1-

7、0.2%+0.8%）=20.09mm脫模后D外下1=D外下+D外下×0.2%=20.13mm3,燒結(jié)后尺寸的變化高度方向燒結(jié)收縮率為1.5%，則壓坯總高h(yuǎn)坯2=h坯1-h坯1×1.5%=30.99mm法蘭高度h法2=h法1-h法1×1.5%=5.50mm徑向收縮率為0.8%，則內(nèi)孔直徑D內(nèi)2=D內(nèi)1-D內(nèi)1×0.8%=9.94mm法蘭部位外徑D外法2=D外法1-D外法1×0.8%=29.90mm下部外徑D外下2=D外下1-D外下1×0.8%=19.97mm4，精整內(nèi)精整余量為0.08mm，其他部位無精整精整后D內(nèi)=D內(nèi)2+0.08=10.02mm

8、5，機(jī)加工根據(jù)零件尺寸確定機(jī)加工量機(jī)加工后，壓坯總高h(yuǎn)坯3=h坯2-0.99=30.00mm法蘭壓坯總高度h法=h法2-0.50=5.0