模具制造指南

湖南工业大学

课程设计

资料袋

冶金工程学院（系、部）2023~2023学年第I学期

课程名称粉末冶金模具设计指导教师郭峰职称副专家

学生姓名柏飞专业班级金属091学号

题目____________黑色有色金属线材拉制模坯（11-4.7）模具设计____________

成绩起止日期2011年12月12FI〜2011年12月25FI

目录清单

序号材料名称资料数量备注

1课程设计任务书1份

2课程设计阐明书1份

3课程设计图纸5张

4

5

6

湖南工业大学

课程设计任务书

2023—2023学年第1学期

冶金工程学院（系、部）金属材料与热处理技术专业金属091班级

课程名称：___________________粉末冶金模具设计_________________

设计题目：黑色有色金属线材拉制模坯（11・4.7）模具设计

完毕期限：自2023年12月12日至2023年12月25日共2周

一、设计日勺重要技术参数

（1）硬质合金成分8%Co-92%WC

（2）硬质合金混合料松装密度3.2g/crn?

内（3）硬质合金压坯密度8.7g/cm'

容（4）硬质合金压坯弹性后效1.2%

及（5）硬质合金收缩率20%

任（6）硬质合金压缩比2.7

务二、设计任务

（1）硬质合金产品模具设计

三、设计工作量

（1）绘制模具零件图1套

（2）设计阐明书1份

起止

进工作内容

日期

度

布置设计任务、讲课；设计准备、确定设计技术参数

安

设计计算

排

制图

书写阐明书、答辩

主[1]熊春林.粉体材料成形设备与模具设计.北京：化学工业出版社，2023

要

[2]周盛安.硬质合金制造工艺学.自贡硬质合金有限企业，2023

参

[3]机械设计实用手册编委员.机械设计手册.北京：机械工业出版社，2023

考

[4]周书助.粉末冶金材料.湖南冶金职业技术学院，2023

资

[5]陈楚轩.硬质合金质量控制原理.自贡硬质合金有限企业，2023

料

指导教师（签字）；郭峰2023年12月10日

系（教研室）主任（签字）：王生朝2023年12月10日

模具设计阐明书

课题粉末冶金模具设计

院（系）冶金工程学院

专业金属材料与热处理

班级金属091

姓名_________柏飞________

学号

问

题

与

回

答

情

况

指导教师：

年月日

湖南工业大学冶金工程学院课程设计评阅表

专业金属材料与热处理技术班级金属091

学号姓名柏飞

题目黑色有色金属线材拉制模坯（11-4.7）模具设计

序言

材料是中国四大产业之一，它包括有机高分子材料、复合材料、金属材料及

无机非金属材料。粉末冶金技术作为金属材料制造的一种，以其不可替代的独特

优势与其他制造措施共同发展。粉末冶金相对其他冶金技术来说具有：成本低；

加工余量少；原料运用率高；能生产多孔材料等其他措施不能生产或着很难生产

的材料等优势。

粉末冶金是制取金属粉末以及将金属粉末或金属粉末与非金属粉末混合料

成型和烧结来制取粉末冶金材料或粉末冶金制品日勺技术。粉体成形是粉体材料制

备工艺［1勺基本工序。模具是实现粉体材料成形的关键工艺装备。模具的设计要尽

量的靠近产品的形状，机构设计合理表面光滑，减少应力集中，防止压坯分层、

开裂。模具自身要有一定的强度保证压制的次数，不易变形。

粉体模压成形模具重要零件包括：阴模、芯杆、模冲。模具设计首先要厂家

提供产品图，再确定成型的方式，搜集压坯设计日勺基本参数（包括：松装密度、

压坯密度、粉体的）流动性、及烧结收缩系数等。）来算得压坯日勺尺寸。根据压坯

形状尺寸以及服役条件和规定来设计出成型模具尺寸，校核模具强度。最终在用

模具试压，若压坏合格，则此模具复合规定。

本课程设计重要针对手动压模，压制硬质合金产品，属于比较简朴的模具。

尽管如此，但对我们初学者也是一种挑战、一次徨故意义的锻炼。为此，我抱着

非常严厉、认真的态度来完毕本次课程设计。敬请期待!

1设计任务

本课程设计日勺任务是生产一批黑色有色金属线材拉制模坯，其形状尺寸如下

图:

型号Q

DHdhhih2Re

11-5.222205.22.82.573141.2

1.1产品分析

由产品图可知H/D<3,因此，该产品适合单向压制。产品的斜边角度不大，

因此，装粉比较轻易，可用单从头压制。产品内部的I斜角可直接做在芯杆上。菱

角日勺倒角不长，可适合用上冲头压制。

1.2材质日勺选择

该模具生产的产品用于拉制模坯，对产品的强度及耐磨性能规定很高，再根

据客户所提供的规定，综合考虑选用硬质合金材料YG8作为材质。

2压坯设计

2.1压坯形状设计

压坯形状应尽量与产品零件相似或相近（近净成形），满足产品的功能规定。

同步，还应考虑压制成形过程（装粉、压制、脱模）的规定及压模构造和刚度等

对压坯形状、尺寸、质量的影响。

应从几种方面综合考虑：从装粉和压坯密度向均匀性考虑；从压坯脱模的角

度考虑；从减小模压成形难度、简化模具构造考虑；从模具零件强度和使用寿命

考虑等。

烧结收缩率与混合料成分、粒度、压坯密度、烧结工艺有关。它一般以不出

现分层日勺最大密度（或压制压力）确定烧结收缩率。硬质合金生产时，常常采用

收缩系数。一般粉末料比颗粒料的收缩系数大；石蜡料比橡胶料收缩系数大；纵

向（轴向）比横向（径向）的收缩系数稍大。在收缩系数H勺选用时，长条产拈的

长度比宽度大；外径比内孔大；手动压制比自动压制大。

铁基制品烧结收缩率一般为0.5〜2.0%,当添加铜后可抵消收缩，使收缩

为零；硬质合金制品收缩率一般为17〜20%。硬质合金收缩系数可见教科书P162

表6-4,查表取外径和高烧结收缩系数为1.2,内经烧结收缩系数为1.18。

综合考虑压坯形状如下图:

2.2压坯密度设计

硬质合金压坯的I密度一般设计为8.5〜8.8g/crn?（35%左右孔隙度），单位

成形压力约200〜300MP&；铁基产品有低中高的强度规定之分，压坯密度一般设

计为5.6〜7.1g/cm'（15%左右孔隙度）。成形压力到达700MPa。本产品的压坯

密度取8.7g/cm3o

3压模构造设计

粉体模压成形模具重要零件包括：阴模、芯阡、模冲。

在进行模具零件构造设计时，应考虑压制成形过程规定、安全（人身、设备、

模具）规定、与模架连接规定、装配规定、制造规定等。

阴模：构造特性有整体模、拼模、可拆模。注意应力集中部位和入口倒角、

脱模锥度。

模冲：注意与阴模和芯杆日勺定位和导向作用；配合与非配合段；不能倒角部

位。

芯杆：自动压力机用芯杆应有自动调心作用。

根据产品的形状，采用单向压制，顶出式脱模。

4压模零件尺寸计算

粉末的松装密度为0松二3.2g/CM3,压坯的密度为夕压=8.7g/CM3,冲头

与阴模之间Mj配合间隙为0.02mm〜0.05mm,取0.04mm。压缩比为

K=P压/。压=2.7。因此，装粉高为H粉二H压XK=64.8mm。

4.1阴模尺寸

阴模的计算公式为：

H=H希+H上+H下

H上上模冲定位高度

H下下模冲定位高度

H将粉体松装高度

下模冲日勺定位高度H下是根据下模冲与阴模之间的装配需要而选定日勺。一般

取10〜30nli1］。手动模0■勺定位高度要比自动模大些。这里取H下二15mm。

对于手动模，应当考虑在阴模上加一种高度H上，一般在阴模上端流5〜10mm。

这里去H上二8.2mm。因此，H=H粉+H上+H下=64.8+8.2+15=88mm。

阴模内径等于压坏外径为26.4mm,阴模壁厚一般为10〜30nm1,取15mm。

4.2下模冲、芯杆尺寸

下模冲高度去15咖。芯杆日勺长度应不超过阴模上端面或略短一点，以便与

自动送粉，但不适宜过低，以免引起夹粉，磨损芯杆。取下模冲芯杆总长度为

85mm

下冲头日勺内径为26.4-2X0.04=26.32mm,芯杆的直径为6.134mm。

4.3上模冲尺寸

上冲头长度要比阴模稍长某些，取88+5-93即。上冲头的内径为6.134+2X

0.04=6.214mm,外径为26.4-2X0.04=26.32mm0

4.4限位器尺寸

限位器高度为度为5+24-88=44廊。内径为27mm,外径56.4mm。

5压模零件材料的选择

查表得阴模，下模冲、芯杆，材料都选用GCrl5。

6压模零件热处

模具热处理是模具加工的重要环节，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日勺材料制定合理日勺热处理工艺。

6.1阴模加工工艺流程:

6.2芯棒加工工艺流程

支7业、I不比44.1.1J4y4r；mi人,ur1口入叭*、Hr业・i+t7卜KT

6.4热处理工艺

铸造工艺：

始锻温度1050-1100℃终锻温度850〜880℃

退火工艺：

790〜810℃保温2〜6h,以20〜30℃/h,冷却到550C后炉冷或空冷，退

火态硬度170~207HB

淬火工艺：

缓慢预热至600C,迅速加热至830℃,油冷

回火工艺：

150〜400℃硬度59〜64HRC

工艺曲线:

7模具零件的）技术规定

7.1阴模规定

①阴模高度应能容纳压制所需的松散粉末，并使上、下模冲有良好日勺定位和

导向；

②能保证压坯外形H勺几何形状和尺寸精度；

③工作面的粗糙度RaWO.8