粉末冶金模具设计 - 图文

江苏科技大学.冶金工程20:40:232013-6-14

粉末冶金模具设计

题 目： 粉末冶金含油轴承的模具设计 学 校： 江苏科技大学张家港校区 学 院： 冶金与材料工程学院 专 业： 冶金工程 姓 名： 谭大旺 学 号： 1045562223

笃学明德，经世致用

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粉末冶金含油轴承的模具设计

1. 零件图

以下是传送带用电动机转自轴的含油轴承图，批量生产，采用粉末冶金工艺。见零件图—精整件。

2. 产品分析

使用工况：用于物料输送带的驱动电动机，有轻度冲击载荷，电机转速15000到20000转/分，要求强度大于200MPa，含油率大于15%，且含油量能满足较长使用寿命。

机构简介：电动机转子轴通过联轴器与减速器相连，含油轴承套在转子轴上，架于电机壳体上，起承受径向载荷和润滑作用。

材料选择：电机功率1500w以上，功率较大，载荷不平稳，根据“烧结金属含油轴承的ISO5755:2001”标准，选用压坯烧结强度较大的Fe-C-Cu系列金属粉末，牌号为-F-00C2-K250/ISO5755:2001。干态密度：6.2g/cm3 。成分：Fe,余量；C<0.3%；Cu,(1～4)%。

3. 制造工艺及模具设计参数选择

含油轴承需要进行内外精整才能达到允许公差要求。拟定为烧结

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后精整再浸油，工艺参数如下：

产品工艺：压制-烧结-外箍内胀精整-浸油。 工艺参数：产品外径：D=30﹢0.02，内径d=22﹢0.01。 外径变化量：精整回弹量：δ外=0.02mm，精整余量：Δ外=0.06mm,烧结收缩率：C外=0.15%，压制回弹率：e外=0.2%。

内径变化量：δ内=0.01mm, Δ内=0,C内=0.15%,e内=0.15%。

﹢0.06

﹢0.034. 设计计算

（1） 成型模结构：

由压坯尺寸和“成形模结构方案及适用范围”表，选用双向压制结构，（阴模和芯棒液压浮动实现）。结构图如下：

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有孔类压坯浮动压制成形模

1-上模冲 2-阴模 3-脱模套 4-阴模板 5-下模冲 6-芯棒 7-导柱 8-导套 9-下模板 10-外连接板 11-垫铁 12-弹簧 13-装粉调节垫 14-内连接板

（2）成形模径向尺寸

dm=(dmax-δ内) ×（1+ C内- e内）+Δ内=22.01mm Dm=(Dmin-δ外) ×（1+ C外- e外）+Δ外=30.05mm dmax ,Dmin 分别为产品内外经允许值的最大最小值。 （2） 成形模轴向尺寸

① 成形阴模

由“成形阴模工作孔形式及技术要求”表，采用组合筒阴模。

根据“不同阴模材料的许用应力值”表，成形阴模选用合金工具钢材料。

根据压坯形状尺寸和模架方案，选用常用的只带一个模套的双层组合筒阴模。

根据“套类和多尖角压坯的组合模具壁厚推荐值”，得如下计算结果：

M=D/d

套类压坯，压坯密度6.2g/cm3,m取2.0。d=30.05 得阴模外径D=60.10mm,取整得D=62mm。 选中径db=1.5d,得db=45.08mm，取整得db=46mm. 由装粉高度尺寸计算公式，得：

阴模高Hf=CH+(10～25),压缩比C=ρ/ρ0,压坯高度

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H=20mm。

ρ=6.2g/cm3，ρ0=2.5g/cm3(根据“铁基、铜基粉末的松装密度”表)

得Hf=69.6mm，取整得Hf=70mm

成形阴模结构图见零件图—阴模。 ② 芯棒

由于芯棒d>20，采用螺钉与内连接板连接。 取长度L=3Hf=210mm，具体长度由模架附件决定。 D=dm=22.01mm。 螺孔为M8。

由成形模结构方案，设计芯棒结构图见零件图—芯棒。 ③ 上模冲

由模架结构，上模冲可为单圆筒或与上模板相连的圆筒，现选为独立圆通。

上模冲高度H上=15mm，内径d=dm=22.01mm,D=DM=30.05mm。 结构图见零件图—上模冲。 ④ 下模冲

根据模架动作，下模冲不仅用于压制也用于脱模，其高度H下应大于阴模高度Hf，设为100mm，具体结构和径向尺寸见零件图—上模冲。 ⑤ 其他附件从略。

5. 模具结构分析

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（1） 模具动作分析

通过连接板10、14将阴模2和芯棒6连接在一起，由弹簧12托起。通过不同高度的装粉调节垫13，可调节模腔的装粉容积，并起限位作用。压制时，阴模和芯棒同时向下浮动，得到双向压制的效果。脱模时，靠脱模套3下压，压坯同时脱出阴模和芯棒。这种结构操作省力，模具本身成框架。 （2） 压坯成形分析

上、下模冲进入阴模的长度对压坯密度分布影响甚大，本设计中，装粉高度约为50mm，上模冲15mm，首先全部进入阴模，压坯高度20mm，则下模冲压制行程约为为15mm，与上模冲基本相等。在上模冲完全进入阴模之前，若阴模在弹簧弹力的作用下不向下浮动，则为单向上模冲进给压制，若阴模向下浮动，则为双向压制；上模冲完全进入阴模后，则为下模冲进给的单向压制。因此弹簧力度不宜过大。由于弹力作用，压坯最下部密度总比嘴上部大，由于内摩擦，压坯中部密度最低。

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