粉末冶金模具設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）

第3版前言第1章  粉末冶金零件制造工藝概述  1．1  粉末冶金工藝簡(jiǎn)介  1．1．1  可制取多組元材料  1．1．2  可制取多孔材料  1．1．3  可制取硬質(zhì)合金和難熔金屬材料  1．1．4  可高效率地制造形狀復(fù)雜的精密零件  1．2  粉末冶金零件制造工藝基礎(chǔ)  1．2．1  原料粉末  1．2．2  粉末冶金零件常規(guī)制造工藝  1．2．3  粉末冶金零件其他成形工藝  1．2．4  幾種粉末冶金成形工藝的比較與選取  1．3  粉末冶金零件材料技術(shù)性能特點(diǎn)簡(jiǎn)介  1．3．1  粉末冶金零件材料與孔隙相關(guān)的材料特性  1．3．2  粉末冶金零件材料的力學(xué)性能特征  1．3．3  粉末冶金零件材料的工藝性能特征  1．4  粉末冶金零件制造工藝與常規(guī)金屬成形工藝的比較  1．4．1  粉末冶金工藝和鑄造工藝比較  1．4．2  粉末冶金工藝和熱模鍛及板料沖裁工藝比較  1．4．3  粉末冶金工藝和金屬切削加工比較第2章  粉末冶金壓坯設(shè)計(jì)  2．1  燒結(jié)零件材料和密度的確定  2．1．1  燒結(jié)金屬含油軸承及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)  2．1．2  燒結(jié)鋼和燒結(jié)不銹鋼結(jié)構(gòu)零件的密度、材料及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)  2．1．3  燒結(jié)有色金屬零件密度、材料及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)  2．1．4  燒結(jié)磁性材料和電工合金  2．1．5  金屬注射成形(MIM)零件材料及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)  2．1．6  粉末鍛造（P/F）零件材料及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)  2．2  壓坯密度分布及其均勻性分析  2．2．1  壓坯的密度分布  2．2．2  壓坯的壁厚與密度分布  2．2．3  用凸凹狀模沖成形的壓坯密度分布  2．2．4  用陰模內(nèi)腔帶臺(tái)階面成形的壓坯密度分布  2．2．5  用組合模沖成形的壓坯密度分布  2．3  壓坯形狀的確定  2．3．1  壓坯形狀分類  2．3．2  壓坯形狀設(shè)計(jì)  2．3．3  特殊形狀零件的成形  2．3．4  利用組合成形法簡(jiǎn)化壓坯的復(fù)雜形狀  2．3．5  壓坯尺寸限制  2．4  燒結(jié)制品尺寸精度和位置精度的確定  2．4．1  燒結(jié)制品的尺寸精度  2．4．2  燒結(jié)制品的位置精度  2．4．3  燒結(jié)制品的表面粗糙度  2．5  燒結(jié)齒輪壓坯與凸輪、鏈輪等壓坯設(shè)計(jì)  2．5．1  燒結(jié)齒輪壓坯形狀的確定  2．5．2  燒結(jié)凸輪、鏈輪壓坯形狀的確定  2．5．3  燒結(jié)齒輪與鏈輪的尺寸精度、幾何公差和表面粗糙度  2．6  金屬注射成形(MIM)坯的形狀設(shè)計(jì)  2．6．1  金屬注射成形(MIM)零件設(shè)計(jì)要點(diǎn)  2．6．2  金屬注射成形(MIM)零件成形坯形狀設(shè)計(jì)第3章  粉末冶金模具設(shè)計(jì)原理  3．1  模架和模具的基本構(gòu)造與動(dòng)作  3．1．1  模架和模具的基本構(gòu)造  3．1．2  模架和模具的基本動(dòng)作  3．2  壓制成形過程和精整過程中力的分析  3．2．1  壓制成形壓力  3．2．2  側(cè)壓力和剩余側(cè)壓力  3．2．3  脫模壓力  3．2．4  精整壓力  3．2．5  壓力中心  3．3  等高(無臺(tái)階面)壓坯密度分布與壓制方式的關(guān)系  3．3．1  壓坯密度分布規(guī)律  3．3．2  無臺(tái)階面柱狀實(shí)體類壓坯的壓制方式與密度分布  3．3．3  帶孔無臺(tái)階面柱體類壓坯的壓制方式與密度分布  3．3．4  壓制方式的選擇  3．4  不等高(帶臺(tái)階面)壓坯成形模具的設(shè)計(jì)原理  3．4．1  粉末充填系數(shù)相同或相近  3．4．2  壓縮比相同或相近  3．4．3  壓制速率相同  3．5  組合模具設(shè)計(jì)原理  3．5．1  多臺(tái)階面壓坯的組合模沖設(shè)計(jì)  3．5．2  斜面壓坯的組合模沖設(shè)計(jì)  3．5．3  曲面壓坯的組合模沖設(shè)計(jì)  3．5．4  斜齒輪壓坯的壓模設(shè)計(jì)  3．6  粉末冶金模具尺寸設(shè)計(jì)原則  3．6．1  決定模具尺寸的步驟  3．6．2  對(duì)模具變形量的考慮第4章  粉末成形壓力機(jī)的選擇  4．1  粉末成形壓力機(jī)的選擇依據(jù)  4．1．1  對(duì)成形壓力機(jī)的基本要求  4．1．2  成形壓力機(jī)的選擇依據(jù)  4．2  成形壓力機(jī)簡(jiǎn)介  4．2．1  機(jī)械式粉末成形壓力機(jī)  4．2．2  液壓式粉末成形壓力機(jī)  4．2．3  機(jī)械式與液壓式粉末成形壓力機(jī)的比較  4．3  精整壓力機(jī)簡(jiǎn)介  4．3．1  全自動(dòng)機(jī)械式精整壓力機(jī)  4．3．2  臥式全自動(dòng)液壓精整壓力機(jī)  4．4  常用壓力機(jī)的規(guī)格與技術(shù)參數(shù)  4．4．1  國(guó)內(nèi)常見粉末成形壓力機(jī)規(guī)格及技術(shù)參數(shù)  4．4．2  國(guó)外常見粉末成形壓力機(jī)規(guī)格及技術(shù)參數(shù)  4．5  普通可傾式壓力機(jī)(沖床)自動(dòng)化改造  4．5．1  凸輪機(jī)構(gòu)  4．5．2  拉桿(鉤)機(jī)構(gòu)  4．5．3  送粉機(jī)構(gòu)  4．6  溫壓用成形壓力機(jī)簡(jiǎn)介  4．6．1  粉末加熱器  4．6．2  裝粉靴  4．6．3  模架的加熱、冷卻和絕緣  4．6．4  常見故障的排除第5章  壓制成形模架  5．1  粉末成形模架基本類型  5．2  普通壓力機(jī)用的成形模架  5．2．1  可傾式壓力機(jī)（沖床）用成形模架  5．2．2  普通液壓機(jī)用成形模架  5．3  專用粉末成形機(jī)用成形模架  5．3．1  粉末成形液壓機(jī)用等高類壓坯的拉下式成形模架  5．3．2  粉末成形液壓機(jī)用帶臺(tái)階類壓坯的成形模架  5．3．3  機(jī)械式粉末成形機(jī)用“上一下一”式成形模架  5．3．4  機(jī)械式粉末成形機(jī)用“上一下二”式成形模架  5．3．5  機(jī)械式粉末成形機(jī)用“上二下三”式成形模架  5．3．6  帶液壓閉環(huán)控制系統(tǒng)的多層成形模架  5．4  精整模架示例  5．4．1  可傾式機(jī)械壓力機(jī)用精整模架  5．4．2  粉末成形液壓機(jī)用精整模架  5．4．3  機(jī)械式粉末精整壓力機(jī)用“上二下一”式精整模架  5．4．4  機(jī)械式粉末精整壓力機(jī)用“上一下二”式精整模架第6章  成形模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  6．1  壓坯形狀分類及補(bǔ)償裝粉  6．1．1  壓坯形狀分類  6．1．2  補(bǔ)償裝粉  6．2  成形模結(jié)構(gòu)方案  6．2．1  常見成形模結(jié)構(gòu)  6．2．2  特殊動(dòng)作的成形模結(jié)構(gòu)  6．3  成形模主要零件連接方式  6．3．1  陰模的連接  6．3．2  上模沖的連接  6．3．3  下模沖的連接  6．3．4  芯棒的連接  6．3．5  導(dǎo)柱與模板的連接  6．4  模具浮動(dòng)結(jié)構(gòu)  6．4．1  彈簧浮動(dòng)  6．4．2  氣壓浮動(dòng)  6．4．3  液壓浮動(dòng)  6．5  輔助機(jī)構(gòu)  6．5．1  脫模復(fù)位結(jié)構(gòu)  6．5．2  調(diào)節(jié)裝粉結(jié)構(gòu)第7章  精整模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  7．1  精整方式的選擇  7．2  精整模具常見結(jié)構(gòu)示例  7．3  送料機(jī)構(gòu)  7．3．1  裝料機(jī)構(gòu)(料斗)  7．3．2  貯料機(jī)構(gòu)(料倉(cāng))  7．3．3  供料機(jī)構(gòu)第8章  模具結(jié)構(gòu)示例  8．1  成形模具結(jié)構(gòu)示例  8．1．1  Ⅰ類零件壓坯的成形模具  8．1．2  Ⅱ類零件壓坯的成形模具  8．1．3  Ⅲ類零件壓坯的成形模具  8．1．4  Ⅳ類零件壓坯的成形模具  8．1．5  Ⅴ類零件壓坯的成形模具  8．1．6  特殊形狀類零件壓坯的成形模具  8．2  精整模具結(jié)構(gòu)示例  8．2．1  通過式精整模具  8．2．2  全精整式精整模具第9章  模具零件的設(shè)計(jì)  9．1  模具主要零件的設(shè)計(jì)  9．1．1  對(duì)模具主要零件的一般要求  9．1．2  成形陰模的形式及技術(shù)要求  9．1．3  成形芯棒的形式及技術(shù)要求  9．1．4  成形模沖和精整模沖的形式及技術(shù)要求  9．1．5  精整陰模的形式及技術(shù)要求  9．1．6  精整芯棒的形式及技術(shù)要求  9．2  輔助零件的設(shè)計(jì)  9．2．1  輔助零件的結(jié)構(gòu)形式和技術(shù)要求  9．2．2  斜楔機(jī)構(gòu)的形式及其設(shè)計(jì)  9．2．3  模板的形式及其設(shè)計(jì)  9．3  模具零件的通用化  9．3．1  模板類零件  9．3．2  導(dǎo)柱、導(dǎo)套類零件  9．3．3  壓蓋、壓墊類零件第10章  模具主要零件的尺寸計(jì)算  10．1  尺寸計(jì)算方法  10．1．1  徑向尺寸的計(jì)算  10．1．2  軸向尺寸的計(jì)算  10．2  與模具設(shè)計(jì)有關(guān)的工藝參數(shù)  10．2．1  金屬粉末的松裝密度及其影響因素  10．2．2  壓坯的回彈率及其影響因素  10．2．3  燒結(jié)收縮率及其影響因素  10．2．4  精整余量和回彈量及其影響因素  10．2．5  復(fù)壓裝模間隙和壓下率  10．3  陰模與模套的強(qiáng)度和剛性計(jì)算  10．3．1  強(qiáng)度計(jì)算  10．3．2  剛性計(jì)算  10．3．3  陰模和模套的強(qiáng)度計(jì)算示例  10．3．4  陰模壁厚推薦數(shù)據(jù)第11章  粉末冶金模具設(shè)計(jì)實(shí)例  11．1  氣門導(dǎo)管零件的模具設(shè)計(jì)示例  11．1．1  產(chǎn)品分析  11．1．2  制造工藝及模具設(shè)計(jì)和參數(shù)選擇  11．1．3  設(shè)計(jì)計(jì)算  11．1．4  模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析  11．2  活塞零件的模具設(shè)計(jì)示例  11．2．1  產(chǎn)品分析  11．2．2  制造工藝及模具設(shè)計(jì)參數(shù)選擇  11．2．3  設(shè)計(jì)計(jì)算  11．2．4  模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  11．3  齒輪零件的模具設(shè)計(jì)示例  11．3．1  汽車發(fā)動(dòng)機(jī)分配泵傳動(dòng)齒輪模具設(shè)計(jì)示例  11．3．2  電動(dòng)工具傳動(dòng)齒輪模具設(shè)計(jì)示例  11．4  連桿零件（無需精整）的模具設(shè)計(jì)示例  11．4．1  產(chǎn)品分析  11．4．2  設(shè)計(jì)計(jì)算  11．4．3  模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  11．5  同步器齒轂的模具設(shè)計(jì)示例  11．5．1  零件的工況調(diào)查及其材料牌號(hào)選擇  11．5．2  確定壓坯的形狀、精度和制造工藝  11．5．3  成形設(shè)備的選擇  11．5．4  模具設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇  11．5．5  模具主要零件徑向尺寸計(jì)算  11．5．6  成形模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及壓坯裂紋的剖析與對(duì)策第12章  金屬注射成形（MIM）模具設(shè)計(jì)  12．1  金屬注射成形模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介  12．1．1  金屬注射料的特點(diǎn)  12．1．2  金屬注射成形模具的基本結(jié)構(gòu)與形式  12．1．3  模具設(shè)計(jì)  12．2  帶外側(cè)凹制品的模具設(shè)計(jì)  12．2．1  瓣合模  12．2．2  側(cè)向抽芯模具  12．3  帶內(nèi)側(cè)凹制品的模具設(shè)計(jì)  12．3．1  頂桿驅(qū)動(dòng)方式  12．3．2  鑲拼型芯驅(qū)動(dòng)方式  12．3．3  滑塊（型芯）驅(qū)動(dòng)方式  12．3．4  熔芯成形法  12．4  金屬注射成形模具的材料選擇與設(shè)計(jì)實(shí)例  12．4．1  金屬注射成形模具的材料選擇  12．4．2  金屬注射成形模具的設(shè)計(jì)實(shí)例  12．5  金屬注射成形新工藝及其模具技術(shù)簡(jiǎn)介  12．5．1  金屬微注射成形技術(shù)(μ?MIM)  12．5．2  氣(液)體輔助成形技術(shù)  12．5．3  多組分材料復(fù)合注射成形技術(shù)  12．5．4  注射毛坯的加工裝配技術(shù)  12．5．5  熱流道技術(shù)  12．5．6  快速模具技術(shù)  12．5．7  熔芯成形技術(shù)第13章  粉末冶金模具的材料選擇和制造  13．1  模具材料的選擇和熱處理  13．1．1  模具制造的一般要求  13．1．2  模具材料的選擇  13．1．3  模具材料的熱處理  13．2  模具主要零件的制造  13．2．1  模具加工基準(zhǔn)的確定  13．2．2  模具零件的加工工藝流程  13．2．3  模具零件加工的關(guān)鍵工藝  13．2．4  模具、模架裝配及其維修  13．3  模具零件的典型加工工藝舉例第14章  模具常見問題和損傷及壓坯缺陷分析  14．1  模具常見損壞的原因和改進(jìn)措施  14．2  壓坯裂紋形成的原因與對(duì)策  14．2．1  粉末混合料中潤(rùn)滑劑含量對(duì)裂紋形成的影響  14．2．2  模具設(shè)計(jì)、制造和安裝對(duì)壓坯裂紋形成的影響  14．2．3  在壓制過程中可能產(chǎn)生的壓坯裂紋等缺陷及對(duì)策  14．3  粉末移送機(jī)構(gòu)和模沖加壓速度對(duì)壓坯缺陷的影響  14．3．1  粉末移送機(jī)構(gòu)對(duì)壓坯缺陷的影響  14．3．2  模沖加壓速度不當(dāng)引發(fā)壓坯中的裂紋  14．3．3  拉下式壓力機(jī)模架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  14．4  常見壓坯、精整件的缺陷  14．4．1  常見的壓坯缺陷及改進(jìn)措施  14．4．2  壓制過程中壓坯裂紋分析  14．4．3  常見精整件的缺陷分析及改進(jìn)措施第15章  粉末冶金模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)／制造(CAD／CAM)技術(shù)  15．1  CAD／CAM技術(shù)簡(jiǎn)介  15．1．1  CAD／CAM基本概念  15．1．2  CAD／CAM系統(tǒng)硬件及軟件  15．2  粉末冶金模具CAD／CAM系統(tǒng)簡(jiǎn)介  15．2．1  模具CAD／CAM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能  15．2．2  粉末冶金產(chǎn)品圖形輸入  15．2．3  根據(jù)產(chǎn)品工藝性進(jìn)行壓坯設(shè)計(jì)  15．2．4  結(jié)合工藝方案的選擇進(jìn)行成形工藝參數(shù)計(jì)算  15．2．5  壓力機(jī)的選擇  15．2．6  模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化  15．2．7  裝配圖的生成  15．2．8  圖形的輸出  15．2．9  CAD／CAM一體化附錄  附錄A  粉末冶金燒結(jié)金屬材料性能標(biāo)準(zhǔn)  附錄B  粉末冶金材料性能測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)介紹  B．1  可滲性燒結(jié)金屬材料密度的測(cè)定  B．2  可滲性燒結(jié)金屬材料開孔率的測(cè)定  B．3  可滲性燒結(jié)金屬材料含油率的測(cè)定  B．4  燒結(jié)金屬襯套徑向壓潰強(qiáng)度測(cè)定方法  B．5  燒結(jié)金屬材料(不包括硬質(zhì)合金)拉伸試樣  B．6  燒結(jié)金屬材料和硬質(zhì)合金彈性模量的測(cè)定  B．7  燒結(jié)金屬材料(不包括硬質(zhì)合金)橫向斷裂強(qiáng)度的測(cè)定方法  B．8  致密燒結(jié)金屬材料與硬質(zhì)合金密度的測(cè)定方法  B．9  可滲性燒結(jié)金屬材料氣泡試驗(yàn)孔徑的測(cè)定  B．10  可滲性燒結(jié)金屬材料流體滲透性的測(cè)定  B．11  燒結(jié)金屬材料(不包括硬質(zhì)合金)表觀硬度和顯微硬度的測(cè)定  B．12  滲碳、碳氮共滲的燒結(jié)鐵基材料表面硬化層深度的測(cè)定（顯微硬度法)  B．13  燒結(jié)金屬材料(不包括硬質(zhì)合金)無缺口沖擊試樣  附錄C  粉末冶金零件用原、輔材料的技術(shù)條件及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)  C．1  鐵粉  C．2  合金鋼粉與不銹鋼粉  C．3  銅粉  C．4  鎳粉  C．5  石墨  C．6  其他輔助材料  附錄D  部分金屬粉末性能測(cè)試方法國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)  D．1  金屬粉末松裝密度的測(cè)定第1部分：漏斗法  D．2  金屬粉末松裝密度的測(cè)定第2部分：斯科特（Scott）容量計(jì)法  D．3  金屬粉末振實(shí)密度的測(cè)定  D．4  金屬粉末流動(dòng)性的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)漏斗法(霍爾流量計(jì)法)  D．5  金屬粉末（不包括硬質(zhì)合金粉末）單軸向壓縮時(shí)壓縮性的測(cè)定  D．6  金屬粉末用矩形壓坯橫向斷裂測(cè)定壓坯強(qiáng)度  D．7  金屬粉末干篩分法測(cè)定粒度  D．8  金屬粉末粒度分布的測(cè)定（液體中重力沉降光衰減法)  D．9  金屬粉末在穩(wěn)態(tài)流動(dòng)條件下粉末層的透氣性試驗(yàn)外層表面區(qū)域的測(cè)定  D．10  金屬粉末用還原法測(cè)定氧含量第1部分：總則  D．11  金屬粉末用還原法測(cè)定氧含量第2部分：還原時(shí)的質(zhì)量損失(氫損)法  D．12  金屬粉末用還原法測(cè)定氧含量第3部分：可被氫還原氧  D．13  金屬粉末用還原法測(cè)定氧含量第4部分：還原提取法測(cè)定總氧含量  D．14  金屬粉末鐵、銅、錫和青銅粉末中酸不溶物含量的測(cè)定  D．15  含潤(rùn)滑劑的金屬粉末混合物潤(rùn)滑劑含量測(cè)定索格利特(Soxhlet)萃取法  附錄E  鐵基結(jié)構(gòu)材料的密度、孔隙對(duì)照表和壓縮比計(jì)算表  附錄F  粉末冶金用壓力機(jī)術(shù)語(yǔ)中英文對(duì)照表  附錄G  模具設(shè)計(jì)與制造常用數(shù)據(jù)與資料  G．1  常用模具材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)  G．2  黑色金屬硬度及強(qiáng)度換算值  G．3  常用面積、體積的計(jì)算方法  附錄H  常用法定計(jì)量單位及其換算