模具设计说明书(共13页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上湖南工业大学课 程 设 计资 料 袋 冶金工程 学院（系、部） 2011 2012 学年 第 1 学期 课程名称 粉末冶金模具设计 指导教师 郭 峰 职称 副教授 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12日 2011年12月25日 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课程设计说明书1份3课程设计图纸5张456湖南工业大学课程设计任务书20112012 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

2、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）模具设计完成期限：自 2011 年 12 月 12 日至 2012 年 12 月 25 日共2 周内容及任务一、设计的主要技术参数（1）硬质合金成分 8Co-92WC（2）硬质合金混合料松装密度 3.2 g/3（3）硬质合金压坯密度 8.7 g/3（4）硬质合金压坯弹性后效 1.2（5）硬质合金收缩率 20（6）硬质合金压缩比 2.7二、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）设计说明书1份进度安排起止日期工作内容2011.12.12布置设计任务、讲课；设计准备、确定设计技术

3、参数2011.12.132011.12.16设计计算2011.12.172011.12.23制图2011.12.242011.12.25书写说明书、答辩主要参考资料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，20072 周盛安.硬质合金制造工艺学.自贡硬质合金有限公司，20063 .机械设计手册.北京：机械工业出版社，20084 周书助.粉末冶金材料.湖南冶金职业技术学院，20025 陈楚轩.硬质合金质量控制原理.自贡硬质合金有限公司，2007指导教师（签字）： 郭 峰 2011年 12 月 10 日系（教研室）主任（签字）： 王生朝 2011年 12 月 10 日 模具设计

4、说明书课 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 2011 年 12月湖南工业大学冶金工程学院课程设计答辩评价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）模具设计指导教师评语评定等级指导教师： 年 月 日前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

5、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它制造方法共同发展。粉末冶金相对其它冶金技术来说具有：成本低；加工余量少；原料利用率高；能生产多孔材料等其它方法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的技术。粉体成形是粉体材料制备工艺的基本工序。模具是实现粉体材料成形的关键工艺装备。模具的设计要尽可能的接近产品的形状，机构设计合理表面光滑，减少应力集中，避免压坯分层、开裂。模具本身要有一定的强度保证压制的次数，不易变形。粉体模压成形模具主要零件包括：阴模、芯杆、模冲。模具设计首先要厂家

6、提供产品图，再确定成型的方式，收集压坯设计的基本参数（包括：松装密度、压坯密度、粉体的流动性、及烧结收缩系数等。）来算得压坯的尺寸。根据压坯形状尺寸以及服役条件和要求来设计出成型模具尺寸，校核模具强度。最后在用模具试压，若压坯合格，则此模具复合要求。本课程设计主要针对手动压模，压制硬质合金产品，属于比较简单的模具。尽管如此，但对我们初学者也是一种挑战、一次很有意义的锻炼。为此，我抱着非常严肃、认真的态度来完成本次课程设计。敬请期待！1 设计任务本课程设计的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DHdhh1h2Re11-5.222205.22.82.573141.21.

7、1 产品分析由产品图可知H/D3，因此，该产品适合单向压制。产品的斜边角度不大，因此，装粉比较容易，可用单从头压制。产品内部的斜角可直接做在芯杆上。菱角的倒角不长，可适合用上冲头压制。1.2 材质的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要求很高，再根据客户所提供的要求，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可能与产品零件相同或相近（近净成形），满足产品的功能要求。同时，还应考虑压制成形过程（装粉、压制、脱模）的要求及压模结构和刚度等对压坯形状、尺寸、质量的影响。应从几个方面综合考虑：从装粉和压坯密度的均匀性考虑；从压坯脱模的角度考

8、虑；从减小模压成形难度、简化模具结构考虑；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。它通常以不出现分层的最大密度（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。在收缩系数的选取时，长条产品的长度比宽度大；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0.52.0，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1720。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

9、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密度通常设计为8.58.8 g/3 (35%左右孔隙度)，单位成形压力约200300MPa；铁基产品有低中高的强度要求之分，压坯密度通常设计为5.67.1 g/3 (15%左右孔隙度)。成形压力达到700MPa。本产品的压坯密度取8.7g/3 。3 压模结构设计粉体模压成形模具主要零件包括：阴模、芯杆、模冲。在进行模具零件结构设计时，应考虑压制成形过程要求、安全（人身、设备、模具）要求、与模架连接要求、装配要求、制造要求等。阴模：结构特征有整体模、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

10、的定位和导向作用；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=3.2 g/,压坯的密度为=8.7 g/，冲头与阴模之间的配合间隙为0.02mm0.05mm，取0.04mm。压缩比为K=/=2.7。因此，装粉高为=K=64.8mm。4.1 阴模尺寸阴模的计算公式为：HH 粉 + H上 + H下H上 上模冲定位高度H下 下模冲定位高度H粉 粉体松装高度下模冲的定位高度H下是根据下模冲与阴模之间的装配需要而选定的。一般取1030mm。手动模的定位高度要比自动模大些。这里取H下=15mm。对于手动

11、模，应该考虑在阴模上加一个高度H上，一般在阴模上端流510mm。这里去H上=8.2mm。因此，HH 粉 + H上 + H下=64.8+8.2+15=88mm。阴模内径等于压坯外径为26.4mm，阴模壁厚一般为1030mm,取15mm。4.2 下模冲、芯杆尺寸下模冲高度去15mm。芯杆的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下冲头的内径为26.4-20.04=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一些，取88+5=93mm。上冲头的内径为6.134+20.04=6.214mm

12、,外径为26.4-20.04=26.32mm。4.4 限位器尺寸限位器高度为93+15+24-88=44mm。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GCr15。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，落料锻造车削等热处理与模套压配磨两平面电加工内型面研磨内型面退磁检验编号入库退火因此必须根据所选定的材料制定合理的热处理工艺。6.1 阴模加工工艺流程：落料车削等热处理磨削外型面研磨外型面退磁检验编号入库与接杆配合（钎焊、压配等）磨削基准面6.2 芯棒加工工艺流程6.3 模冲加工工艺流程落料锻造车削

13、等热处理磨削两端面磨削外圆电加工内腔磨削外型面退磁检验编号入库退火研磨内外型面6.4 热处理工艺锻造工艺：始锻温度10501100 终锻温度 850880退火工艺：790810保温26h，以2030h，冷却到550后炉冷或空冷，退火态硬度170207HB淬火工艺：缓慢预热至600，快速加热至830，油冷回火工艺：150400 硬度5964HRC工艺曲线：7 模具零件的技术要求7.1阴模要求阴模高度应能容纳压制所需的松散粉末，并使上、下模冲有良好的定位和导向；能保证压坯外形的几何形状和尺寸精度；工作面的粗糙度Ra0.8um；工作表面要有高的硬度和良好的耐磨性；在工作压力下应具有足够的强度和刚性；

14、 根据产品的批量和复杂程度，选择合适的阴模材料结构上应便于制造和维修，使用安全，操作方便能使压坯完好的脱出平磨后需退磁7.2 芯棒要求保证压坯内腔的几何形状和尺寸精度工作面的粗糙度Ra0.8um；与上下模冲应有良好的配合、定位和导向工作段应有高的硬度平磨后需退磁7.3模冲要求1）工作表面要有足够高的硬度和良好的耐磨性，材料的选择与处理应考虑有适当的韧性；2）上、下模冲对阴模和芯棒应有良好的配合、定位和导向，并有合理的配合间隙，复合的模冲（即有压套时）应能脱出压坯3）上下模冲的工作面和配合面的粗糙度Ra0.8um，非工作段的外径可适当缩小，内径可适当放大，减少精加工量和阴模、芯棒之间的摩擦4）有关部位应能保证垂直度、平行度和同轴度等技术要求5）平磨后需退磁生产的主要设备：车床、铣床、磨床、钻床、线切割、电火花等参考文献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，20072 周盛安.硬质合金制造工艺学.自贡硬质合金有限公司，20063 .机械设计手册.北京：机械工业出版社，20084 周书助.粉末冶金材料.湖南冶金职业技术学院，20025 陈楚轩.硬质合金质量控制原理.自贡硬质合金有限公司，2007专心-专注-专业