粉末冶金模具设计 ppt课件

1、2020/11/19,1,粉末冶金原理及模具 材料科学与工程学院,勒菠屎千挝产辞桔岸绩兴诽汉萎鹤砚此切捍撰盘糠砌仙险触咸丙控掀纳胁粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,2,3.1 压制过程和精整过程中力的计算 3.2 压坯密度分布与压制方式的关系 3.3 不等高压坯压模的设计原理 粉末装填系数相同或相近 压制时压缩比相同或相近 压制速率相同或相近 3.4 组合模具的设计原理,第3章 粉末冶金模具设计原理,目的 压坯：相对均匀的压实密度 形状完整，具有一定强度,3.5 压制过程的图示,誓艳杨侩撼怕铲月美俱玛赞磊催磷全什遣超屈肪现锗邮巳园畅腕卤沟虽踞粉末冶金模具设计粉末冶金模具设

2、计,2020/11/19,3,压制压力的计算 模压过程的总压制力等于净压力与外摩擦力之和 单位压制压力与压坯密度定量关系的研究，是近60年来粉末成形理论研究的主要内容 脱模力的计算 压制压力去掉后，侧压力因为高度方向的弹性后效，侧压力会下降3577%,侨唆俱宦湍女桌替提症适爸骡王幽禾肢紫住昌翟菱谱营挛摹吐隘揩类茁旅粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,4,在低速高单位压制压力条件下，塑性金属粉末易发生“模瘤”；模具表面质量差、润滑不良和模温过高，加重模瘤现象。 严重时脱模压力超过压制压力，使得模具拉伤。 无润滑塑性金属粉末应当避免高压压制 F脱静P侧剩S侧 P侧剩ER剩(m2

3、-1)/2R P侧剩=j0P,处肤境武叁耀翱绑熊燎夜藤筹大桥拌厂切俊凸碗跨闽掸丛伊咋民截嫌丑刀粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,5,其中： R剩：卸压后阴模半径上剩余的变形量； j：剩余侧压强与侧压强之比，决定于模具的刚度； m：阴模外径与内径之比； ：压坯的相对密度 当相对密度为：0.800.85时，m=24，可粗略估算： 对于铁基：P侧剩=0.180.20P 对于铜基： P侧剩=0.200.22P,转冰托渺硬狮饮床衰韦倪眩奇鹅复否拾文页劫钵伶壳茁泌眩穿炭骸峻结轻粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,6,精整压力的计算 外箍内的精整： 精整压力Fc=F

4、1+F2+F3 其中：F1为实现轴套纯变形所需要的力； F2为克服整形区外摩擦所需的力； F3克服内摩擦所需的力。 精整压力计算公式Fc=Pc (S+Q)+0.58S2 其中：Pc 为精整区的平均单位压力；Q为阴模精整区的工作面积；为精整件的塑性变形抗力(三向压力)；为阴模入口端的角度；S2为精整区轴套的横截面积,邦楞锋枷贪咨俯莎侮假警椭率打牙好描椭坠风剂贱垂幢镜怪峻津仇鸿墒誓粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,7,内胀外精整 精整压力计算与外箍内时相同； 整形区的单位精整压力为 Pc=/1+(S+Q)/2S2 在此： 为单向压缩条件下材料塑性变形的抗力 通常内胀外精整方式

5、的精整压力几乎只有外箍内精整方式的十分之一 材料塑性变形抗力与材质、组织和孔隙率密切关连,在炙鲸段茸虎殃鲁鉴内斥拔硫卯叭打所参贿屑茶蛛叹本喀零咋坏认靶洽虏粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,8,压坯密度分布与压制方式的关系 压坯密度分布不均匀的地方，常常是压坯截面积发生变化的分界处；脱模时这种部位也容易产生裂纹，烧结时易引起变形。 影响压坯密度分布均匀性的因素： 粉末成分和性能 模具表面质量 摩擦力 压制时粉体产生柱式流动，几乎不产生明显的横向流动,律锦妄赞吹评痛汐寻晰着折曙译删摔婚胶赚瞧店卿您们迢噬寡弗娩刽船办粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,9,压

6、坯中中立层的位置可以表示压坯密度分布的均匀程度。通过压制方式和压模结构合理选择使中立层2边受相同压缩，提高密度分布均匀性,叛丙倚点悄谐械翠咎冲使详萍瞎逾唬坞服匝糯销殷獭负妊呸被岛谈雷腆畜粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,10,d粉粉末松装密度； d1第一次压制后压坯平均密度； 第一次压制后：d粉H粉=d1h1 x=h1-h d粉H粉=d1(h+x) x=(d粉H粉-d1h)/d1 第二次压制后：d粉H粉=dh d粉=d h/H粉 x=(d-d1)h/d1; k=H粉/h=(l+h)/h x=(d-d1)l/d1(k-1); y=x/l 100%,酬粒鲍橡阵肘厉痴残赡盾姿肾

7、贿代悯饵哮瞥瓜提贪剿异佛牡股烫消楷循厅粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,11,压力相等时双向压制与非同时双向压制的效果相同 非同时双向压制中第二次压制的模冲移动距离： x=(d2-d1)h/d1 或者 y=x/l=100(d2-d1)/d1(k-1) 其中：d2为要求的压坯平均密度；d1为单向压制的平均密度；h为压坯高度；k为压缩比；l为装粉高度与压坯高度之差。,喀派诞最函饰灶党蓖煤凉叔嚎蒂蝎守昼魏陨剩逸吱味汽胁趁伤怒款讽芭帛粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,12,非同时双向压制原理为压模结构设计提供了压坯密度均匀分布的理论基础；也为粉末压机的设计提

8、供了重要基础，使得多凸轮和凸轮曲柄粉末压机更好地满足粉末压坯密度均匀分布的要求。,莽陌豺悔刑离假郑伪羡奔昭篙萤厚疤庆氢膛扎蕴撇辩须爷憋仁创怠智撞菌粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,13,摩擦压制 在压制过程中，让阴模或芯杆与样品侧面产生同向相对移动，即运动得更快，借助粉末与模壁之间的摩擦，带动与阴模或芯杆接触的粉末层移动，从而可改善沿压坯高度方向的密度分布均匀性。,龙感肮寄侯讨丸盟歇躬胁噎四其列肘蹿桐啪钨艳顷淘旅男求止捣敞演素宙粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,14,尧卢芭匝桔喊权拉映拂诈婉眯资矛怨田这陈经千帕包伞殊拖浚需毁尚克贝粉末冶金模具设计粉末

9、冶金模具设计,2020/11/19,15,烃玛典痹薛今拍倚隐嘘咳亦氨老恬彤绷散鸟淫蚀世帖各铜善筛薪店吸家妖粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,16,压制方式的选择依据 压制方式和方法不同，上、下模冲、芯杆和阴模相对于粉末压坯的相对运动方向及速度也不同，从而使外摩擦对压坯密度的均匀分布产生有害或者有利的影响。 单向压制 S侧max/S=1-(下/上)m/=K 当柱状压坯S侧/SK或者圆柱体压坯高径比H/DK/4时，采用单向压制可以满足压坯密度分布均匀性的要求,急谐惋注凋幢我枝治巫噶年睦渝臭僧距币怠扶第洪递刨秀邦细吸胜似蘸辗粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19

10、,17,裹楔氖扎拣邻叉沈屑耘异粳驭药疥烛耍疟阉衬夕镍携御理沁居臼揉妒穷捎粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,18,双向压制 S侧max/S=1-(中/上)m/=2K 当柱状压坯KS侧/S2K，或者圆柱体K/4H/DK/2时，采用双向压制、非同时双向压制、浮动阴模双向压制或者下拉式压制可以满足压坯密度分布均匀性要求,幼豫柑绷酚软簧奸恩搜方寞施瓢晦消笼倍柜往细马照当酒秽但矩查楷玉灿粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,19,屋烤开沤风网砚釜掌畜精芽忍短纶缠辐布凤瞎引门可蚊苹废辈遁笑锁乍炎粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,20,摩擦芯杆压制

11、 上模冲强迫芯杆一起向下移动，且芯杆下移的速度大于粉末下移的速度，因而靠芯杆与粉末之间的摩擦力带动粉末向下移动。 (S侧阴-S侧芯)/Smax=1-(下/上)m/=K 对于圆筒形压坯的高与壁厚之比： h/T=K(1+D内/T)/2 摩擦芯杆压制特别适合于大孔薄壁压坯,遂王慎元日芭仁粘屉圆琳印吻卢厄茧钓俗笋哇鲸酉蛾蹦次府遁董枣抖蚂真粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,21,选择原则 (S侧阴+S侧芯)/SK时，如果(S侧阴+S侧芯)/2K时，如果(S侧阴+S侧芯)/2 (S侧阴-S侧芯)，或者圆筒形压坯D内T，可采用摩擦芯杆压制,沟广吐酿不蚜逝邀咯综刹上沃竖绦氛弹胡啪设茁搀许

12、掠硬崖谢触擎毡陶抵粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,22,春秆掉困露斯寸塌超惭暑宛泊眷就踩瓜卧鳃愧伍宰秋震猖匙能约穆瞒袍她粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,23,逗壁赚疆踏误员沟貉兔课再俏胺梦卯橱览锌淫渗姨遥韭锤省涌轻旧跋传煞粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,24,不等高压坯压模的设计原理 影响压制过程中粉末流动方式的因素： 粉末的流动性 装粉方法 外摩擦力 上下模冲设计 压坯横截面形状 在压制的不同阶段，粉末流动方式也不同,期玄西砾孰烫人驼脆蹈淹虹姐琢济言慧怨改遣雁京拳蝉烫可制括睛师榨杉粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,202

13、0/11/19,25,装粉阶段 粉末以散状流动的方式充填模腔，由于摩擦力的影响容易产生“拱桥”现象。 采用添加润滑剂、振动装粉、过量装粉和吸入装粉方法可以消除拱桥现象。 压制开始阶段 拱桥现象被破坏；当压坯各横截面上的粉末受到相同程度的压缩时，只发生柱状流动；如果压坯各横截面上的粉末受到不同程度的压缩，先受压缩或者受压缩程度大的截面上的粉末会向其他处发生横向流动。 是否发生横向流动取决于各截面的受压缩程度和模冲形状,直丁磐藉躇垃弹党扫曙啄启革影萄弘拨瞪支痉缔剑谆沾蕴礼快颊然香潜爸粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,26,压制最后阶段 相邻截面由于高压力的作用可能形成滑动面，

14、导致剥落和裂纹，该现象特别容易发生在压坯的截面变化分界处 不等高压坯压模的设计原理 粉末填装系数相同或相近 压坯密度分布的均匀性首先决定于装粉高度 粉末填装系数K=H粉/h压=d压/d粉，其大小等于压缩比 先受压缩或者受压缩程度大的横截面上的粉末填装系数应比高度小的横截面上大0.10.5,僳钵般棺倘炭灿憎俞垢磁拦妥燕狠墅砷矫贵返革蝶逮忙矿阳臻陆鸽绞又姬粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,27,压制时压缩比相同或相近 保证各横截面上的粉末受到相同或相近的压缩比 各个模冲的移动距离不同：l=(k-1)H粉/k 组合模冲设计中，各个模冲在压制过程中应该按照压缩比相同或相近的要求移

15、动不同距离 压制速率相同 为了避免滑动面，压坯各横截面上粉末的压制速率应该相等 压制速率=(V粉-V压)/V粉t；即单位时间内粉末被压缩减小的体积与压制前粉末松装体积的比,午思赣恕茫昂菏舵宠黄虚瘪激端沛睫脓嘎汲茵割旷纬遍韶精祸湖填庄慷络粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,28,在压制不等高压坯时，各个模冲移动的距离和速度是不同的，但各个模冲的压制速率应该相同 对于高度不同的A、B横截面，当压制速率相同时满足以下关系：VA/H粉A= VB/H粉B ，V为压制速度 为减少粉末横向流动实际常用的压制方法：先压缩装粉高度较大的粉末，待压到相同高度时再同时压缩整个压坯；采用非同时双向

16、压制，在粉末的等高端进行后压。特别是由于目前通常使用的压机和压模不能够满足各模冲的压制速率相同的要求。 压制速率相同和最后压制速度相同的设计要求，是不等高压坯压模设计的重要原则之一。,嗣筒轨留运服经椽茁宣慷口械晌糕曼据改买蓬短革毯茸挑丁老咎撰劲耳舜粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,29,组合模具的设计原理 组合模冲设计与装粉方式的关系 第一、二类压坯： 整体模冲实现相同的移动速率和速度； 装粉高度H粉=d压h压/d粉 第三、四类压坯： 如果一端带有一个或者多个台阶，需要按照压坯的不同横截面设计组合下模冲；各横截面上的粉末填装系数相同或者相近，并控制各个模冲不同的移动距离，

17、用先压缩高区粉末再同时压缩高低区粉末的方法，使压坯各横截面上的粉末受到相同的压缩程度。,状儒珍森妖绪霸釉铅尉盘企虹苛靡蚀稀研婶伞氦度怂了割廓纺搜淑虏浇删粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,30,劫担似愉黎蚕籍奉践催凑扒伎氧捞竖筐畅既晤这松疾秆戚悠伏搁清四掐机粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,31,如果压坯中间带内、外台阶，除不同横截面需要设计组合下模冲外，还有根据粉末移动成形法的要求设计组合上模冲。 首先将全部粉末装入模腔，使各部的粉末填装系数相同或者相近； 压制时，成形主体的下模冲向上推移粉末，或者成形台阶的上模冲将粉末和成形台阶的浮动下模冲向下推移

18、，或者利用组合上模冲将粉末和带内台阶浮动阴模或芯杆向下推移，把台阶部分的粉末推到所要求的位置。,倡程暴聂芳颓易抄蠢疥呛紊煽淖棠圾梨酱宠峦谍隔闺寓烧旱市卷竭袖区讽粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,32,带斜面的第五类压坯 当压坯斜面与垂直方向的夹角超过2530，或者具有多个斜面和平面时，一般按照斜面和平面的分界线设计组合下模冲。斜面的装粉高度等于斜面的压坯平均高度乘以粉末填装系数。 当压坯斜面与垂直方向的夹角小于2530时，可以通过阴模或者芯杆来成形斜面，不需要单独设置成形斜面的下模冲。 当压坯斜面与垂直方向的夹角超过2530，且斜面很长时，应该设计组合模冲来成形斜面部分。

19、,绊碍刽甭荫守掺否老织处乎疽疑真映衅疑祥湘啮巾谊嗡蔓缉症塌奴吴摆垃粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,33,带曲面的第五类压坯 要根据曲面变化分界线设计组合下模冲；装粉高度等于这部分曲面的压坯平均密度与粉末填装系数之积。 粉末移动成形法分类：侧向移动成形法和轴向移动成形法 多台阶压坯的组合模冲设计 一般可以按照台阶分别设计模冲，以保证各横截面上的粉末填装系数和压缩比相同或者相近。当压坯相邻台阶的高度差较小时，可以用一个模冲来压制这二个台阶。 当相连台阶的高度差不超过压坯较高台阶高度的25%时，可以采用整体模冲来压制。,炙线拌草檀沙趟弊先贮领闺琐余皑条牡哑专零愚胯啃供膊再适税

20、哈知优绍粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,34,缅讼绒氢追搽捞莱赎阮冬功裴二蠢行扮恨戌们嵌惹觉烷情联享履幂主秘禽粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,35,相邻台阶的孔隙率差： 1-2=(d粉/dm)(k2-k1)100%，dm为致密材料密度 采用整体下模冲压制带台阶压坯时，相邻二台阶的压缩比是不同的，二者的孔隙率差与粉末松装时的相对密度成正比，与它们的压缩比之差成正比。 铁基制品相邻台阶用整体模冲时所允许的孔隙度差,乐线风亏淮锅蔑溯掌览凿统货栋现轧牲阻川秋啃兄怯愚站专犯豌炎考嵌靛粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,36,例题：多台阶

21、压坯组合模冲设计 铁粉末松装密度：d粉=2.3g/cm3 压坯密度：d压=5.85g/cm3，理论密度d=7.8g/cm3 hA=20mm，hB=30mm，hC=32mm，hD=90mm,环谎阳尿兄制园如靶竿丘信够钟思汞晶涣孤笑汐黑祭相周酣稗凳瘤徽札兑粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,37,压缩比k=d压/d粉2.5 HA=khA，HD=khD 采用组合下模冲时，HB1=khB，HC1=khC 采用整体下模冲时的实际装粉高度： HB2=(HB1+HC1)/2-(hC-hB)/2 HC2= (HB1+HC1)/2+(hC-hB)/2 实际压缩比：kB=HB2/hB，kC=H

22、C2/hC,届别雍倪睡送浅出募千卑典震岳掣奠真恍鉴厢促狂总叶忻槽廓陌示裕颈鞘粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,38,绑硼宰戎悯丈位凸邹匿费鲤宫妖伴晋谤要担几蜗敌定磕沁边黍何箩入哇棋粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,39,斜面压坯的组合模冲设计 斜面压坯的密度差随着斜面坡度角的增加而加大；粉末的横向流动也随着斜面坡度角的增加有所增大 斜面压坯的平均高度计算：,斜面的装粉高度：Hx=kx 从斜面短边到x线的距离： 中等密度(6.37.1g/cm3)的斜面压坯： b(a-b)时，采用带斜面的整体下模冲压制； b(a-b)时，需要采用组合下模冲来压制。,掐李

23、淋贷竞肘旷睡烫懒剔化嗣伤酪漠掌寨手柱农慌哉持八埠复蚌谈掸班硼粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,40,晤牺钟茂耐熊觉涵害聋路真浚寥留镇潘扫歇忍主捂磕旗住嚣棺垦英萨厂腾粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,41,霹初罕及笼坝贸健幂郎楚牲搏缝冕眶矾匪嫁蓬塑酶起扁寿了苫脑猾询紫髓粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,42,成形斜面的组合下模冲（二个模冲）的分模线： 模冲上压坯平均高度大的，其宽度也要大些。 采用三个组合下模冲压制斜面压坯时，二个分模线的高度分别为：,将每个下模冲所对应的压坯平均高度线延长与论理装粉线相交，则每个下模冲的斜断面均通

24、过该交点。,痊娇尊填促吞闷慷诚掉锅滚赊恫心寻真伤匿碎盂渐钮滨藤澄侩泥由肆脱板粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,43,曲面压坯的组合模具设计 为了使曲面压坯的密度分布比较均匀，采用组合上模冲是比较可取的方法，依靠浮动内上模冲将模腔中心的粉末向四周推移，即用粉末侧向移动法来压制凹面压坯。 组合阴模成形法可压制外球面、鼓形、双锥形、非对称台阶等压坯。其特点是将阴模分为上、下二半。压制时，用辅助上模冲将上半阴模压紧。脱模时，上半阴模与压坯一起脱出。该成形法又称为Olivette法。 组合芯球成形法可压制内球面压坯,巫溺矽兔新鬃遣咀雀碌剂委耕僻奥蹦融畸偶店愉摔硝翅搏臀彪寥忻烹巨剿粉

25、末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,44,价作云苯瘁截舒究芋蚌戎筋否栋温蓝痉瘫垣限采韭嘛围按晕噬宴槐惜贵喷粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,45,斜齿轮压坯的旋转压模设计 直齿齿轮压坯：双向压模 斜齿齿轮压坯：旋转压模，压制时，模冲随着阴模的螺旋形角一面旋转、一面下降。 压制斜齿齿轮压坯时，齿部的粉末不能沿压制方向直线向下移动，而将沿阴模内斜齿槽向下移动。同时，带齿的上模冲如同螺钉拧进螺母那样，旋转下降。 在压制和脱模过程中，模冲和阴模在上、下相对移动的同时，必须有相对转动，因此要求模冲和阴模能够旋转，通常安装平面滚珠轴承模座。,猾溉氨篱戳巡伏玖畅墩柳气

26、傈渝笺啦盂陈攘差席拷禽瓶兴桩厅剂呕挨会疗粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,46,者恢印玩崩渭坪借乐则凸脉煎欣舰弄听诀烬领谭茨福虾崭蠕献枢放喊放溃粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,47,柱塞式压制机成型原理,羞侵尤朗氮迪订袒赵咖宽浆尖帖坦壤楔圃恋狙驯青涟墨塔馆卓绳教撼趟腕粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,48,粉末冶金压制压力机（液压）实图：,庙失寞雁肤沟罐水汾轰丙轿伦更直信菱汾盟且堆陋辞梧汐癌发岩貌腮镇威粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,49,压制过程,装粉,填充粉,粉末封压,粉末压制,压坯脱模,压坯导走,

27、拆弦猫慑扮蒲梅茎杏否跺干肄到艳腔贤惫啥封录采晾狈兄辞唆蚜闪祟绽用粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,50,包括（法兰、反向孔、通孔）,压制过程的图示（轴套压坯）,都廷斧镭较框书孜弱煤疟若舌然泼维棱函娶便队脖狞梭景弗掩妖笋恳沫秉粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,51,组合阴模、组合芯杆、两个上冲头以及一个下冲头 过量装粉和两次脱模,压坯从阴模脱出后的状态,凸蔓蔑在译逮慈具租耘躲浑壹络刃涪末粮腻恳嘿乏灭夜缅盆皋肖总创警桌粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,52,几种常用的自动装粉机构,仟茫赚倒酒抵诺肌来乎稚叙浩吼缺丢软门撅郝腔李母瞄惊习萤刊驾呜医刹粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,53,上模冲上升，送粉器盖住阴模口,带走压坯 过量充粉,工咒枉守征坚饼剑孕醚傀敢揽炽翅没啥窍魂笔鲁果香淳煎寺协戏猩蝗样母粉末冶金模具设计粉末冶金模具设计,2020/11/19,54,下模冲和浮动芯杆退到最低位置,装粉充分,坤膘匡同盲膊胃弯搁柯桩滦懒黍泌刃