粉末冶金教学课件 盛晓波第八讲 钢压模具设计

1、钢压模具设计钢压模具设计粉末成形模具分类粉末成形模具分类钢压模具结构钢压模具结构模具设计原则模具设计原则模具结构设计模具结构设计模具零件尺寸计算模具零件尺寸计算模具材料选择模具材料选择装配图和零件图绘制装配图和零件图绘制粉末冶金技术粉末冶金技术 第八讲第八讲粉末成形模具的作用粉末成形模具的作用模具是粉末成形的主要工艺装备之一，对产品模具是粉末成形的主要工艺装备之一，对产品质量、成本、安全、生产率、自动化产生重要质量、成本、安全、生产率、自动化产生重要影响，模具技术发展水平反映一个国家的工艺影响，模具技术发展水平反映一个国家的工艺水平水平掌握粉末冶金模具设计方法，设计高质量自动掌握粉末冶金模具设

2、计方法，设计高质量自动化模具，是粉末冶金工业发展的需要化模具，是粉末冶金工业发展的需要粉末成形模具分类粉末成形模具分类压模压模、精整模、复压模、锻模、挤压模、精整模、复压模、锻模、挤压模、热压模、等静压模、粉浆浇注模、松装热压模、等静压模、粉浆浇注模、松装烧结模烧结模钢模钢模、硬质合金模、石墨模、塑料橡皮、硬质合金模、石墨模、塑料橡皮模和石膏模模和石膏模钢压模具结构钢压模具结构钢压模具一般由钢压模具一般由阴模、模冲、芯棒阴模、模冲、芯棒组成组成模柄模柄,法兰圈法兰圈上模冲上模冲模套模套阴模阴模模座模座弹簧弹簧下模冲下模冲10下模冲座下模冲座11压垫压垫12下模板下模板13顶杆顶杆14顶板顶板钢

3、压模具结构钢压模具结构钢压模具结构钢压模具结构钢压模具结构钢压模具结构通用标准模架通用标准模架模具设计不合理造成的问题模具设计不合理造成的问题坯件开裂、分层、掉边、掉角坯件开裂、分层、掉边、掉角坯件精度、粗糙度不合要求坯件精度、粗糙度不合要求密度分布不均匀密度分布不均匀坯件脱模困难坯件脱模困难模具难于加工，容易损坏和炸裂模具难于加工，容易损坏和炸裂操作繁杂，劳动强度大操作繁杂，劳动强度大模具费用过高模具费用过高设计原则设计原则充分发挥粉末冶金充分发挥粉末冶金少、无切削少、无切削的工艺特点，保的工艺特点，保证坯体达到几何形状、尺寸精度和表面粗糙度、证坯体达到几何形状、尺寸精度和表面粗糙度、坯体密

4、度及其分布等坯体密度及其分布等三项基本要求三项基本要求合理设计合理设计模具结构模具结构和选择和选择模具材料模具材料，使模具零，使模具零件具有足够高的强度、刚度和硬度，具有高耐件具有足够高的强度、刚度和硬度，具有高耐磨性和使用寿命；便于操作、调节，保证安全磨性和使用寿命；便于操作、调节，保证安全可靠可靠/尽可能实现模具自动化和机械手操作尽可能实现模具自动化和机械手操作注意模具结构的注意模具结构的可加工性可加工性和模具和模具制造成本制造成本问题问题掌握有关设计资料掌握有关设计资料制品图纸及技术要求：制品性能、形状、尺寸、精度制品图纸及技术要求：制品性能、形状、尺寸、精度和表面粗糙度等制品生产批量和

5、表面粗糙度等制品生产批量制品生产工艺流程及工艺参数：粉末混合料成分、松制品生产工艺流程及工艺参数：粉末混合料成分、松装密度、流动性、压制性、单位压制压力、压坯密度、装密度、流动性、压制性、单位压制压力、压坯密度、压缩比、弹性后效、烧结收缩率、精整余量、机加工压缩比、弹性后效、烧结收缩率、精整余量、机加工余量、复压装模间隙和压下率等余量、复压装模间隙和压下率等压机类型及主要技术参数：公称压力、脱模压力、压压机类型及主要技术参数：公称压力、脱模压力、压机行程、每分钟压制次数、工作台面积、压机自动化机行程、每分钟压制次数、工作台面积、压机自动化程度和安全保险装置等程度和安全保险装置等模具加工设备及能

6、力模具加工设备及能力典型模具图册及模具使用过程中曾出现的问题典型模具图册及模具使用过程中曾出现的问题设计模具结构设计模具结构 根据制品图纸设计坯件，选择压机和压制方式，设计模具根据制品图纸设计坯件，选择压机和压制方式，设计模具结构草图结构草图 从生产工艺、压制成形和经济成本方面分析制品图纸及技从生产工艺、压制成形和经济成本方面分析制品图纸及技术要求，看是否适于用粉末冶金（压制）方法生产术要求，看是否适于用粉末冶金（压制）方法生产根据制品图纸及技术要求和粉末冶金生产工艺的特点，设根据制品图纸及技术要求和粉末冶金生产工艺的特点，设计坯件的几何形状、精度和密度计坯件的几何形状、精度和密度为了使制品适

7、于压制成形，或为了简化模具结构，为了使制品适于压制成形，或为了简化模具结构，常对制常对制品形状进行修改品形状进行修改，设计出适合于压制的压坯，设计出适合于压制的压坯在设计坯件形状的同时要确定压制方向，然后根据压坯的在设计坯件形状的同时要确定压制方向，然后根据压坯的形状、高径比、生产批量和压机来选择压制方式、压模结形状、高径比、生产批量和压机来选择压制方式、压模结构类型构类型设计模具结构设计模具结构一般可按制品的高径比一般可按制品的高径比(h/d)或高度与壁厚之比或高度与壁厚之比(h/)来选择压制方式和压模结构类型来选择压制方式和压模结构类型h/d1或或h/3时，采用单向压制和单向压模时，采用单

8、向压制和单向压模h/dl或或h/3时，采用双向压制和双向压模时，采用双向压制和双向压模h/d4时，采用压制时芯杆和阴模能相对移动的时，采用压制时芯杆和阴模能相对移动的压模结构压模结构h/d610时，采用摩擦芯杆压模，或采用压制时，采用摩擦芯杆压模，或采用压制时阴模、芯杆和上模冲能相对于下模冲移动的压时阴模、芯杆和上模冲能相对于下模冲移动的压模结构模结构设计模具结构草图设计模具结构草图等高制品成形模设计等高制品成形模设计根据高径比确定压制方式根据高径比确定压制方式不等高制品成形模设计不等高制品成形模设计粉末装填系数相同或相近粉末装填系数相同或相近压缩比相同或相近压缩比相同或相近压制速率相同压制速

9、率相同计算模具零件尺寸计算模具零件尺寸满足以下基本要求满足以下基本要求产品对压坯形状、尺寸、密度和强度的产品对压坯形状、尺寸、密度和强度的要求要求压制过程（装粉、压制、脱模）的要求压制过程（装粉、压制、脱模）的要求模具强度和刚度的要求模具强度和刚度的要求计算模具零件尺寸计算模具零件尺寸 模具零件尺寸计算的关键在于正确地选择设计模具零件尺寸计算的关键在于正确地选择设计参数参数压缩比压缩比k弹性后效弹性后效t烧结收缩率烧结收缩率s精整余量精整余量z机加工余量机加工余量 j复压装模间隙复压装模间隙 b复压压下率复压压下率f计算模具零件尺寸计算模具零件尺寸要求不高产品要求不高产品压缩比压缩比k弹性后效

10、弹性后效t烧结收缩率烧结收缩率s高要求产品高要求产品精整余量精整余量z机加工余量机加工余量 j复压装模间隙复压装模间隙 b复压压下率复压压下率f选择模具材料选择模具材料高强度、高硬度和高耐磨性高强度、高硬度和高耐磨性高的刚度和小的热膨胀系数高的刚度和小的热膨胀系数优良的热处理性能和一定的韧性优良的热处理性能和一定的韧性较好的机加工性能较好的机加工性能选择模具材料选择模具材料阴模工作条件最苛刻，一般选用硬质合金、高速钢、阴模工作条件最苛刻，一般选用硬质合金、高速钢、高合金工具钢、低合金工具钢和碳素工具钢来制造高合金工具钢、低合金工具钢和碳素工具钢来制造芯杆和阴模具有大致相同的工作要求，常用与阴模

11、相芯杆和阴模具有大致相同的工作要求，常用与阴模相同的材料来制造，但要求有较好的抗弯强度和一定的同的材料来制造，但要求有较好的抗弯强度和一定的韧性；芯杆的热处理硬度稍低于阴模，特别是细长芯韧性；芯杆的热处理硬度稍低于阴模，特别是细长芯杆，要求比粗短芯杆具有较好的韧性杆，要求比粗短芯杆具有较好的韧性模冲的工作条件与阴模不同，要求有良好的韧性，同模冲的工作条件与阴模不同，要求有良好的韧性，同时也要求耐磨、抗疲劳和抗振动，硬度可以降低些，时也要求耐磨、抗疲劳和抗振动，硬度可以降低些，一般选用低合金工具钢、船用工具钢和青铜等一般选用低合金工具钢、船用工具钢和青铜等模套、压垫、模座、顶杆、控制杆、导柱、模

12、板等辅模套、压垫、模座、顶杆、控制杆、导柱、模板等辅助零件，常选用碳素钢助零件，常选用碳素钢(如：如：45号、号、50号钢号钢)和低合金钢和低合金钢(如：如：40cr、gcrl5)来制造来制造选择模具材料选择模具材料大批量生产用耐磨性好的材料，小大批量生产大批量生产用耐磨性好的材料，小大批量生产用廉价材料用廉价材料形状复杂材料用易加工和热处理变形小的材料形状复杂材料用易加工和热处理变形小的材料软金属粉末用廉价材料，硬金属粉末用耐磨性软金属粉末用廉价材料，硬金属粉末用耐磨性好的材料好的材料高密度、高精度件用耐磨性好的材料高密度、高精度件用耐磨性好的材料整形模用耐磨性好的材料整形模用耐磨性好的材料

13、绘制模具装配图和零件图绘制模具装配图和零件图绘制模具装配图和零件图绘制模具装配图和零件图标注尺寸偏差和形位公差标注尺寸偏差和形位公差标注其他加工要求标注其他加工要求 绘制模具装配图和零件图绘制模具装配图和零件图模具示例模具示例模具示例模具示例模具示例模具示例模具示例模具示例模具示例模具示例模具示例模具示例浮动式模具浮动式模具拉下式模具拉下式模具1-上内冲压垫上内冲压垫2-上内冲上内冲3-上外冲压垫上外冲压垫4-上外冲上外冲5-模腔模腔6-下一冲下一冲7-下一冲压垫下一冲压垫8-下二冲下二冲9-下二冲压垫下二冲压垫10-芯棒芯棒11-芯棒接杆芯棒接杆轭形板；轭形板；提升杆；提升杆；装装粉调整螺母；粉调整螺母；第二下模冲支座；第二下模冲支座；导体；导体；第二下模冲托板；第二下模冲托板；第二下模冲；第二下模冲；第一下模冲第一下模冲支座；支座；第一下模冲托板；第一下模冲托板；第一下模冲压板；第一下模冲压板；第一第一下模冲；下模冲；阴模板；阴模板；阴阴模；模；阴模压板；阴模压板；芯棒；芯棒；上模