粉末压制成形模具设计ppt课件

1、,粉末压制成形模具设计,李文虎,一 、金属粉末的工艺特性和材料性能参数与压制坯计算 1.金属粉末的工艺特性和材料性能参数 在制定金属粉末压制成形工艺时，其基本特性参数有: (1)粉末松装(或摇实)密度，即压制前金属粉末在凹模内的平均密度0； (2)粉末的可压缩性，按实验数据或有关标准确定； (3)粉末的可变形程度，按实验数据或有关标准确定； (4)粉末流动应力。,而在进行压制成形模具设计时，还需知道以下参数： (1)预先给定的粉末压制坯的密度p； (2)压制(和后续塑性加工)后制件线回弹量，用相对值p(rp)或绝对量lp(lrp)表示； (3)制件烧结后的线收缩量，用相对值或绝对量表示； (4

2、)烧结氧化或其他原因引起的质量损耗量，用相对值表示； (5)后续塑性加工引起的制件密度增加量，用相对值表示。,其他参数,上述回弹与收缩量等的相对值可按下式换算成绝对值： lp=pb /100; (1) lrp=rpb/100; (2) = b/100 (3) 式中：b制件的线尺寸 p，rp，值预先给出。,2.确定压制成形方法 具备了上述技术资料和数据后，可根据实际生产条件，选择压制设备型式以及相应的压制方法，并选好压制方向。,3.压制坯的计算 压制坯的计算，其实质就是根据所加工的粉末零件，决定压制坯的体积、质量和相关尺寸，以确定压制凹模型腔的尺寸和检验压制坯的尺寸精度。,表1金属粉末压制成形坯

3、料计算,二 、凹模与芯棒的工作尺寸,1、凹模总高度 凹模各段的装料高度应与制件中相对应的各段高度成比例，以保证压制坯密度分布均匀化。而凹模的总高度则主要取决于其装料高度，同时还要考虑上、下冲头进入凹模的导向部分，如图1a所示。,HdH0+hh+hl (4) 式中Hd凹模总高度 H0总装料高度 hh上冲头导入长度hl下冲头导入长度 对于固定式结构，由于凹模本身沿高度方向具有分配粉料的作用，因此可以不考虑上、下冲头的导入部分(见图1b)，则 HdH0 (5),所确定的尺寸包括凹模总高度、凹模型腔及芯棒的工作尺寸,2.凹模型腔与芯棒工作尺寸 凹模型腔的工作尺寸主要决定于粉末零件的外尺寸，同时必需考虑

4、粉末体在压制、烧结、后续精压等工序这些外尺寸变化，以及凹模最大允许磨损量； 而芯棒的工作尺寸则主要取决于零件的内尺寸，同样也要考虑其内尺寸在各工序的变化，并按零件的上极限偏差确定，以保证芯棒留有最大的磨损余量。具体计算如表2所示。,凹模型腔与芯棒的工作尺寸 表2金属粉末压制成形模具,三 、压制力与凹模预应力圈尺寸 1.压制力、顶出力和设备吨位,PnF,PTCpP,Cp压力机吨位裕度系数，Cp1.251.30,PoutFcpc,_ p:金属粉末平均单位流动压力，由压制实验曲线或实际经验确定 F:压制坯截面积 n:压制模中型腔数量(对一次多件压制),压制后制件的顶出力由侧压力pc、粉体侧表面面积F

5、c和粉体与模壁的摩擦系数(0.10.2)确定,pcCcmp,(6),(7),(8),2.凹模预应力圈尺寸,为了提高压制成形模具的寿命，并保证压制件的尺寸精度，凹模常采用预应力圈结构，如图2所示。其尺寸取决于压制时凹模内壁所承受的侧压力大小。对于铁粉末压制，其侧压力可按经验公式估算： pcCcmp (9) 式中Cc0.00725，m6.8,而预应力圈的尺寸，必须保证凹模具有最大刚度，设凹模筒内半径为r1，则有： 当pc200MPa时， r22r1,r34r1 (10a) 当pc200MPa时： r3(pc/140+0.67)r1, r2(r1 r3) (10b),此时，凹模与预应力圈的过盈量为：

6、 =2pcr2/E (11),四 、压制模具的结构设计及其强度校核 1.模具结构形式,(1)组合式：适用于批量不大的金属粉末件压制成形，凹模内各段的装粉高度由相应的冲头垫块来调节； (2)固定式：适用于在通用压力机上小批量金属粉末件压制成形，凹模内各段的装粉高度由浮动模座上的冲头调节； (3)固定式：专用压力机上大批量金属粉末件压制成形所采用的结构型式。,2.模具封闭高度 如图3所示，当采用固定式模具结构时，上冲头既可采用固定式，也可采用浮动式。 其总高度可确定为： Lhhht+h1+h2。 (12) 同样，下冲头的总高度为： Llhlt+h3+h4 (13),式中： hht,hlt上、下冲头

7、固定板的厚度 h1,h4分别为上冲头压制和下冲头顶出行程 h2压力机在下死点时凹模上端面与上冲头固定板下端面之间的距离 h3下冲头导入凹模筒部分的长度,3.模具受力件的强度校核,(1)冲头一般处于压应力状态，其强度校核式为： P/Fmin (14) 式中:P金属粉末压制力 Fmin冲头最小截面积 淬硬钢许用压应力,(2)对支承模座和固定板也需进行抗压强度校核： P/F (15) 通常，与冲头模座投影面积相当的中间固定板其厚度可取58mm。,(3)当细长型冲头(多为下冲头)和芯棒的长径比L/d3时，还需进行抗弯强度校核 (a)计算纵向弯曲失稳临界载荷 Pcr=2EJmin/L2 (16) L冲头自由部分的长度，等于从冲头固定板到冲头导入凹模部分中间位置和距离 ; Jmin冲头最小截面矩 ; E工具钢材料的弹性模量，一