微型气缸缸体的粉末冶金成形模设计.pdf

第 1 4卷第 5期 2 0 0 4年 1 0月 粉 末 冶 金 工 业 P0W DER M ETALLURGY I NDUS TRY VO 1 1 4 NO 5 oC t 2 0 0 4 微型气缸缸体的粉末冶金成形模设计 莫盛秋 常州 信息 职业 技术学 院机 电工程系 江苏常州 2 1 3 1 6 4 摘 要 文章分析了微型气缸的形体特征和成形工艺特点 阐明了采用粉末冶金方法成形的优 越性 重点介绍 了微型气缸的粉末冶金成形模具的设计及其成形的工作过程 关键词 微型气缸 粉末冶金 模具 中图分类号 TF 1 2 4 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 6 6 5 4 3 2 0 0 4 0 5 0 0 3 3 0 5 PoW DER METALLURGY F oRM I NG MoL D F oR M I NI ATURE CYLI NDER M o s h e ng qi u D e p t o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t r o n i c a l E n g i n e e r i n g C h a n g z h o u C o l l e g e o f I n f o r ma t i o n T e c h n o l o g y C h a n g z h o u 2 1 3 1 6 4 C h i n a Ab s t r a c t Th e s h a p e a n d f o r mi n g t e c h n o l o g y o f mi n i a t u r e c y l i n d e r a n d t h e s u p e r i o r i t y o f p o wd e r me t a l l u r g y f o r mi n g a r e d e s c r i b e d wi t h a f o c u s o n p o wd e r me t a l l u r g y mo l d d e s i g n a n d p r o c e s s o f f o r mi n g Ke y wo r d s mi n i a t u r e Cy l i n d e r p o wd e r me t a l l u r g y mo l d 一 般来说 气缸是一种圆桶形零件 它的一端是 密闭的 另一端则是与活塞配合 使内孑 L 形成一个封 闭的腔体 桶体外部设有进 出气 口 能完成对气体进 行贮存 压缩和释放 的功 能 其作 用就是通过气体 这种介质 给外部 的联接部件提供动力 本文所讨论的微型气缸与上述情况有所不同 其 主要表现在它不仅仅是以内孑 L 作为腔体 而且在其外 表面上还加工有深浅不 同的凹槽 该凹槽 与气缸 的外 套内壁构成几路气道 当压缩空气从气缸 内腔流经 气缸外部的气道时 气 流的运动方式发生变化 与气 缸配合的芯轴随气流作圆周运动 同时带动外部的零 件转动 从而完成了动力的传递过程 这种气缸体积 虽小 但传递给芯轴 的转速 非常快 每分钟 可达 5 0 0 0 0 6 0 0 0 0 转 常常被用于微型磨削工具之 中 微型气缸的形体分析 图 1为用于笔型抛光机上 的气缸零件 图 从 主 视 图中可以看到 气缸的外圆与 内孔 不同心 两者偏 心0 6 6 m m 正是由于该气缸内外圆的偏心 才便 于在气缸外表设计和加工 出深浅不 同的凹槽作为气 道 使气流经过时压力发生变化 气缸外表面共有 3道 凹槽 其 中宽 4 mm 凹槽 的深 度为 2 mm 槽两 端分别有一 个 中 3 3 mm 的气 孔 见 M 向视 图 圆 心角 为 9 5 的 凹槽 其 深 度 为 0 5 mm 圆心 角 为 1 0 0 的凹槽 其深度为 1 2 mm 该 凹槽 当中有 一条 宽度为 1 7 mm 的不 连续筋 隔开 形成 上下 两个部 分 上半部分有 3个 中 2 5 mm 的气孔 下半部分有 5 个 中 2 3 mm 的气孑 L 见 E向视 图 气缸 端面有一 个 1 2 mm 深度为 1 mm 的定位孔 从该气缸 的结构 尺寸看其有 3个方面的特点 其一 体积小 外径为 1 3 mm 高度为 2 8 5 mm 其 二 形状复杂 内外 圆偏心 外表 凹槽深浅不一 并要 求角 度定 位 其三 尺寸 精度高 公差 均控 制在 0 0 2 1 mm 内 最小为 0 0 0 5 m m 该气缸零件若选择 棒料或者圆筒料 采用常规方法加工 其形状难 以实 收稿 日 期 2 0 0 4 0 3 3 0 作者简介 莫盛秋 1 9 5 7 男 高级工程师 主要从事精密模具 塑料模具和金属粉末制品的研究 维普资讯 3 4 粉末冶金工业 第 1 4 卷 现 用铸造方法则尺寸精度很难保证 而且成本 高 生 产效率低 采用粉末冶金方法进行成形 零件的偏 r B L 一B M 向 心 尺寸精度 表 面凹槽及定位孔 均可通 过模 具成形 来保证 并且生产效率比常规加工方法提高数十倍 向 图 1 气 缸零件 图 体一个端面相通 而与其另一个端面是不贯通的 因 2 微型气缸粉末冶金模具设计 此 成形气 缸凹 槽的凸台只 能 设计在阴 模的 下半 段 阴模内腔上半段为圆孔 阴模高度按下式计算 粉末冶金成形方法是将金属粉末与辅料的混合 物加人事先加工好 的模具型腔 内 在压力 的作用下 原松散 的粉末发生 移动而逐渐致 密化 形 成与零件 形状相似 的毛坏 该 毛坯经烧 结 精整或一 些少量 机加工后便得到所需零件 关于气缸 的成形着重要考虑 两个 方面的问题 一 是由于气缸类零件对气密性的要求高 因此 零件 毛坯密度 不得低 于 6 5 g c m0 金属 粉末 的松 装密 度尽量选择在 2 6 g c m0 左 右 在 与辅料混合 后松 装密度控制在 3 0 g c m0 左右 二是该气缸属 于长 套类零件 平均长度 与壁厚 比大于 1 1 零件 在成形 过程中轴向密度差较大 为使其密度分布均匀 模具 应采用摩擦芯杆成形结构 气缸粉末冶金模具成形 零件主要有 4个 即阴模 上模冲 下模冲和形芯 2 1 气缸成形阴模设计 阴模主要用于成形气缸 的外 部形 状 由此我们 可以将成形气缸外表 凹槽的凸台设计在阴模 内表 面 与阴模形成一体 此时要注意的是 凹槽仅与缸 H 阴 定 式中 H阴 成形阴模高度 miD y 件 气缸毛坯密度 g c m h 件 气 缸毛坯 高度 mi D 由零件 高度加 后加工量决定 本例取后加工量为 0 2 ram y 料 混合料松装密度 g c m h 定 下模 冲在 阴模 中 的定 位 高 度 ram 本例取 1 0 ram 把有关数值代人后得 到 H 阴 2 8 7 1 0 7 2 mi D 气缸成形阴模 内孔直径按下式计算 D阴 件 1 c g b 式 中 D阴 成形 阴模 内孔直径 mm 件 气缸零件外径 mm c 烧结收缩率 查 粉末冶金模具手册 得 0 4 维普资讯 第 5 期 莫盛秋 微型气缸的粉末冶金成形模 3 5 g 压坯 回弹率 查 粉末冶金模具手册 得 0 2 5 6 精整量 0 1 0 mm 把有关数值代入后得 j 厂 l 4 5 N I Dm 1 2 9 9 5 1 0 0 0 4 0 0 0 2 5 0 1 1 3 1 2 mm 气缸成形阴模见图 2 上端面 2 1 1 I 一2 0 图 2 气 缸成形 阴模 2 2 上模冲的设计 上模冲是与阴模 内腔上半部配合 由于气缸内 孔与外圆偏心 故其截面为两个偏心 圆组成的封闭 图形 上模冲应设计成带肩的偏心圆筒 以便安装 固定 内外圆偏心值取 0 6 6 为保证成形零件的精 度 模具零件 尺寸公差应控 制在 0 0 0 5 mm 之 内 上模冲的高度 H 由下式确定 图 3 上模 冲零件 图 H上 上模冲压入阴模深度 上模冲与压机固 定所需高度 1 0 mm 上模冲零件图见图 3 2 3 下模冲的设计 下模 冲的外形 与阴模 内腔下部对隅 其 内孑 L 与 外 圆偏心 0 6 6 mm 其端 面有一定位 孑 L 成形 凸台 尺寸为 1 mm 1 mm 其高度 H下由下式确定 H下 Hm 下模 冲与座板 固定 用高度 1 0 mm 下模 冲零件图见图 4 5 5 图 4 下模冲零件 图 维普资讯 维普资讯 第 5 期 奠盛秋 微型气缸的粉末冶金成形模 3 7 4 结论 要求 还能够提高生产效率 产品质量稳定 一致性 好 气缸粉末冶金成形模具在生产 中具有较高 的实 用价值 微 型 一 警 I二 艮 参 考 文 献 的 零 件 其形体小 结构复杂 精度高 壁簿 细长 采 用常规方法进行加工成形难度大 效率低 采用粉 1 粉末冶金模具设计手册 编写组 粉末冶金模具设计 末冶金模压成形 不仅 能满足其形状结构 尺寸精度 手册 M 北京 机械工业出版社 9 8 网 络 信 息 中国电子专利 申请 系统开通 中国电子专利 申请系统 2 0 0 4年 3月 1 2日在国家知识产权局正式开通 由永新专利商标代理有限公 司 代理的 日本 半导体激光器的驱动电路 项 目 通过互联 网提交发 明专 利 申请 成 为该系统受理 的第一件 申 请 中国在专利法颁布实施 2 0周年之际开通电子专利 申请 系统 从而成为继 日本 美 国 欧洲 韩 国之后 世 界上第五个开通 网上 申请专利服务的国家 据介绍 中国电子专利 申请系统是一个既方便 申请人 又有 利于 电子流程数据加工和管理 的服务系统 通过该系统申请专利 申请人 可根据 提供的专利 申请文件规 范 制作 专利申请电子文件 完成专利申请文件的辅助审查 实现专利申请文件网上提交 信息确认和通知书等信息 的网上发布 为专利 申请人及时了解案卷的提交和审查情况提供支持 和服务 中国国家 知识产权局副局长 田力普称 电子专利申请系统的开通运行 为中国参与知识产权领域的国际交流和竞争提供了坚实的技术支 撑体系 他表示 该局将 以此为新 的起点 继续推进知识产权领域的信息化建设 推动 中国知识产权事业健 康发展 自 1 2 日起 专 利 申请 人 或 代 理 人 办 完 相 关 手 续 后 即 可 通 过 登 录 中 国专 利 电 子 申请 网站 WWW c p o n l i n e g o v c n 递交专利 申请 摘 自 中 国 科 学技 术 信 息 研 究 所 网站 h t t p www c h i n a i n f o g o v c n d a t a 2 0 0 4 0 3 1 2 0 0 4 0 3 1 5 7 6 2 5 6 h t ml 晓松 意大利 mi n i G e a r s 集团公司在苏州投资建厂 中图分类号 T F 1 2 文献标识码 D 意大利 mi n i Ge a r s 集团公 司宣布将在苏州投资建立粉末冶金制 品生产 厂 按计划苏州 生产 厂将 拥有一 建筑面积为 3 4 0 0 m 的二层厂房 这个二层厂房的一层将用于生产和产 品质量检测 二层将用 于管理 培训 及召开会议 意大利 mi n i Ge a r s 集团公 司的机加工 粉末冶金 热处理及齿轮箱组装等技 术均将被应用 于这 个新建的位 于苏州的生产厂 占地面积 2 7万 m 的苏州工业园位 于上海 以西约 8 0 k m 苏州工业园有高效 的工业和商业配套服务 后勤供应和仓储用地均可得到保障 许多汽车和手动工具领域的制造商在苏州和附 近地区已经建立了生产厂 由于苏州与上海和华北的交通方便 已经吸引了很多外国投资者 其中包括许多 欧美 的著名生产企业 预计意大利 mi n i G e a r s 集团公司的苏州生产厂将于 2 0 0 4年秋季投入运行 粉末 冶金 生产及机加工将在 2 0 0 4年的第 四季度投产 零件组装将在 2 0 0 5年 中期开始 意大利 mi n i Ge a r s 集 团公 司 已经拨出了用于购买机器设备 工具等生产资料的首期 5 0 0 万欧元的投资 到2 0 0 4 年年底前将有 2 0 名受过 特殊 培训的技术人员在苏州生产厂工作 意大利 mi n i G e a r s 集 团公 司苏 州生产厂未来几年 的发展 目标 是年 销售额超过 1 1 0 0万欧元 雇佣员工 总数达到 9 0 1 0 0人 2 0 0