模具设计任务书.doc

中南大学

模具设计课程设计

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设计任务书
根据所给的粉末冶金铁基图设计初压模。要求：
1、 提供完备的设计说明书（含工艺流程、压坯设计、压机与压制方式的选择、模具零件的尺寸计算与材料选择）；
2、 提供模具总装图（应按大致比例画出所设计的或选用的模架）；
3、 提供完整的符合机械制图规范的模具图（零件图应标注技术要求并附有标题栏）；
4、 采用计算机绘图；
5、 完成设计后按任务书、设计说明书、总装图和零件图的顺序装订成册并按时上交；
6、 设计时间：2013年12月16——2013年12月30日
7、 设计条件：采用的零件材质为Fe-0.6C，压坯密度为6.5/cm3，原料粉末的松装密度为2.5g/cm3，年产量为50万件

设计说明书
一、 工艺流程
该产品采用Fe-0.6C（60钢），属于铁基制品，压坯密度为6.5/cm3，原料粉末的松装密度为2.5g/cm3，年产量为50万件，用一般粉末冶金方法即可实现生产。其具体生产工艺流程如下：
Fe粉、C粉 硬脂酸锌粉末

称量

混料 粉末性能检测

压制成形 压坯性能检测

烧结 烧结体性能检测

热处理

成品 成品性能检测

说明：
鉴于所给零件的外形较为规整，故不对其进行精整，对成品进行机加工。
二、 压坯设计
为确定要压制成形的压坯的几何尺寸与形状、尺寸精度和形状位置精度、压坯单重和密度，需要对压坯进行设计。
（1）材质为Fe-0.6C
此零件垂直于压制方向的水平截面的形状和大小均发生了变化，为不等高压坯，截面呈非线性不连续变化，为Ⅱ类压坯。
（2） 从零件精度分析
所给零件无粗糙度要求，也无平行度、径向跳动、同轴度等形状精度的要求，按照国标GB/T1800.3-1988标准，取产品精度为IT8.
2、 压坯形状的设计：
原则：尽可能使压坯形状与产品零件形状相同或相近——近净成形，同时考虑产品质量要求、压制成形过程要求及压模结构、零件强度等。
（1） 从裝粉和压制密度均匀性考虑
所给零件法兰处为尖角，不利于粉末的流动与填充，在压坯设计时改为R0.5的圆角。
（2） 从压坯脱模角度考虑
成品中没有不利于脱模的结构和因素。
3、压坯尺寸计算：
（1） 压坯轴向尺寸
轴向弹性后效：t轴=1.5%
轴向烧结收缩率：S轴=2.0%
为满足产品尺寸精度和表面光洁度的需要，采取了磨削辅助机加工，故留取了机加工余量，留取量为0.8mm。
H坯=h0(1-t轴+S轴)+▽J轴=26×(1-1.5%+2.0%)+0.8×2=26.73mm
外台阶高度为
H坯外台阶=10×（1-1.5 % +2%）+0.8×2=11.65mm
（2）压坯径向尺寸
径向弹性后效：0.2%
径向烧结收缩率：0.4%
不留精整余量和机加工余量。
主体部分的内孔为：D内孔=40×(1-0.2%+0.4%)=40.08mm
D上端面=120×(1-0.2%+0.4%)=120.24mm
D下端面=64×(1-0.2%+0.4%)=64.128mm
法兰部分为： D法兰孔=10×(1-0.2%+0.4%)=10.02mm
D法兰=94×(1-0.2%+0.4%)=94.188mm
由以上计算和设计可得压坯图见附图所示。
三、 压机与压制方式的选择
该零件为铁基粉末冶金制品，压坯密度为6.5g/cm3，选择单位压制压力为500MPa.
压缩比: K=ρ压/ρ松=2.6
压坯截面： S=π×（1202/4-402/4-102/2）=9896mm2
则其压制压力： F=P×S=500MPa×2246mm2=4948KN
（1）压机类型的选择
相当直径d相当=（4S/π）1/2=112.24mm>30mm,所以选用液压式压机。
（2）压制方式的选择
由于H/D<K=2.6,因而采用单向压制。
四、 初压模结构设计
采用一上二下式B型模架，一个上模冲和两个组合下模冲，其中内下模冲为浮动模冲。详见附图。
五、模具零件的材料选择与尺寸计算
1、材料选择
阴模选材为GT35，模冲、芯杆的材料都选用GCr15，模套材料选用45钢。
2、尺寸计算
压制烧结中的各个参数选取如下：
下模冲定位高度：H下=15mm
压缩比：K=2.6
（1） 阴模尺寸计算
阴模高度 H阴=H粉+h下+h上
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
H 粉=K×H坯=69.498mm，取70mm。
因此，H阴＝H 粉 + H上 + H下=70+0+15=85mm。
外台阶部分裝粉高度为：2.6×11.65=30.29mm。
（2） 上模冲的高度
上模冲行程为：（2.6-1）×26.73=42.768mm。
故总高度取为：96mm。
（3）外下模冲高度
外下模冲浮动距离为：（2.6-1）×（26.73-11.65）=24.128mm。
总高度定为：90mm。
（4）内下模冲高度
由于内下模冲与外下模冲配合方面的要求，其工作段的尺寸稍微短于外下模冲的工作段，故取为：20mm。
总高度定为：130mm。
（5）芯杆长度
主体部分芯杆：由于芯杆与阴模向下浮动的距离相同，但其下端固定在芯杆板上，长度要大于阴模内外下模冲，由压机高度而定，长度较大。
芯杆由两根连接而成，且与芯杆板连接处设计为螺柄，与接杆螺纹孔相配合。
两端长度分别为：140mm，183mm。
法兰部分芯杆：由三段连接而成，分别为190mm，18.56mm，187.36mm。
（6）阴模内径
压坯上端面尺寸为：Φ120.24mm，
因而，阴模内径取为：Φmm。
（7）上模冲外径
上模冲与阴模间隙配合，配合间隙按照H8/f7选取，其外径定为：Φmm。
（8）外下模冲外径
外下模冲与阴模为间隙配合，配合间隙按照H8/f7选取，其外径定为：Φmm。
（9）芯杆直径
芯杆加工精度的标准偏差取为IT8级，直径略小于压坯内孔，其直径取为： Φmm。
（10）上模冲内径
上模冲内径与芯杆之间的配合间隙按G7/H6选取，基孔制。故上模冲内径取为：Φmm。
（11）外下模冲内径
与压坯下端套筒的配合H7/G6，其内径要稍微大于套筒外径，故取为：Φmm。
（12）内下模冲外径
与外下模冲内径配合间隙取为H7/G6故取为：Φmm
（13）内下模冲内径
内下模冲内径与与芯杆之间的配合间隙按G7/H6选取，基孔制。故取为Φmm。
（14）阴模外径
P侧=ε0ρP，其中ρ=ρ压/ρ致密=6.8/7.8=0.83，则：P侧=0.38×0.87×60=19.84kgf/mm2。
阴模选材为GT35，则许用应力为：[б]内=52.9kgf/mm2。
模套选材为45钢，[б]内=30kgf/mm2。
由公式计算得，m=1.85
则模套外径为：D外=1.85×120.24=222.44mm。
D中=√1.85×120.24=163.54mm。
装配过盈量 δ=0.020mm。
此压坯正好符合不用进行刚性验算的条件，其刚性符合要求。
阴模外径：Φmm。
模套内径：Φmm。
模套外径：Φmm。

六、附图
压坯图一张
模具总装图一张
零件图七张