油泵转子粉末冶金的模具设计与产品制造
本文主要分析了油泵转子用粉末冶金技术进行的模具设计与制造生产，基本制程为油泵转子粉末冶金压制的模具设计分析，转子模具的参数与工况分析，模具的选择，粉末冶金压制设备的选择，产品粉末和材料的选择，模具设计参数的选择（烧结收缩率、压制回弹率），压制模具结构的设计，模具和产品图纸的绘制，油泵转子的加工工艺流程【压制——烧结——整形——蒸汽处理——机加工（双端面磨）】。指出了在模具设计中的参数要求和结构设计，产品压制、压坯烧结、产品双端面磨、蒸汽处理的注意点，总结了粉末冶金油泵转子压制的模具设计和产品的加工工艺，展示了油泵转子最终的产品。
引言 1
一、粉末冶金 2
二.粉末压制与模具设计 3
(一) 粉末压制原理及过程 3
(二)压制压力与压坯密度的分析 3
(三) 影响压制过程与压坯质量的因素 3
三、转子模具设计分析 4
(一) 参数化建模与工况分析 4
(二) 产品尺寸研究与制程 5
(三)压机设备的选用 5
(四)模具原材料的选取 6
(五) 模具的参数和结构设计 6
(六)压制结构设计 8
四.基于产品尺寸绘制模具图 8
(一)模具图 8
(二)模具组装图 8
五.压坯的烧结 9
(一)烧结炉和烧结结果 9
(二) 油泵转子的烧结气氛和烧结炉选择 9
六、产品的蒸汽处理（IH）和双端面磨（DDG） 9
(一)蒸汽处理（IH） 9
(二)双端面磨（DDG） 10
七、油泵转子的成品 11
总结 12
参考文献 13
致谢 14
附录 15
引言
本论文针对了企业生产中，油泵转子粉末冶金的加工方法，设计了粉末冶金模具，通过对转子的模具设计分析，绘制出模具图纸。最终制成成品并进行实验。针对产品的外观分析了压坯的烧结，产品的表面处理等工序，详细介绍了产品的加工过程。 一、粉末冶金
粉末冶金的主要工艺流程
1.工艺分析及模具设计
对
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
客户图纸进行工艺分析，选择原材料，指定工艺路线（制程），根据原材料（粉末）变化率设计模具，根据产品要求确定烧结气氛和后处理条件。
2.压制
在模具中，在压力作用下，将松散的粉末压实成具有规定形状和尺寸，以及一定密度强度的坯块的工艺过程。压制分为普通压制和特殊压制。压制是粉末冶金技术中较为重要的一个工序。
3.烧结
烧结，是把粉状原材料转变为致密体，即固态中分子（或原子）间存在互相吸引和相互重叠的过程。
4.整形
整形是第二次压制，通常在烧结后直接进行。根据压制压力，它也被叫做再压制或者再致密化。
5.蒸汽处理（IH）
将零件置于500600℃的高温蒸汽中，进而氧气和零件表面金属发生反应，形成一层坚固的氧化保护层（Fe3O4），同时零件表面的孔隙内部也将形成氧化层轮廓。因此产品的耐磨性能有所提高，硬度强度提高，抗腐蚀性增强，致密性提高。
6.机加工（双端面磨）
机加工用于某些需求无法通过压制或整形达到。转子平面度要求较高，无法通过压制或整形达到要求，需要通过双端面磨完成。双端面磨就是在一次加工过程同时磨削出两个平行端面，磨削出的产品精度高，生产效率高。
7.最终完成工序
确保产品完全符合质量要求。
图11 粉末冶金工艺主要阶段示意图
二.粉末压制与模具设计
(一) 粉末压制原理及过程
粉末冶金压制是将松散的粉末通过预定的几个形状、尺寸、密度和强度所制成的成品与半成品的过程。整个过程包括装粉、压制、脱模三个步骤，是重要性仅次于烧结的粉末冶金工艺过程。
(二)压制压力与压坯密度的分析
在粉末受到挤压时，组织发生位移和变形，随着压力的增加，毛坯的密度会发生线性变化，如图21所示，我们可以将这种变化分为三个阶段：第一阶段滑动阶段，密度急速增加，以粉末填充为主来达到粉末颗粒的致密化；第二阶段平衡阶段，密度缓慢增加，以颗粒的变形为主要特征来实现此阶段的致密化；第三阶段—粉末成形阶段，毛坯密度基本不会因为压力的增加而变化。
图21 压力密度曲线图 图22 不同粉材压力密度曲线图
1银粉 2、3、4—铜粉 5—锡粉，
6、7、8—铁粉 9—1钢粉
(三) 影响压制过程与压坯质量的因素
1、粉末性能对压制过程的影响
（1）粉末物理性能的影响
a、粒度和粒度组成的影响：细粉末的成形性好，压缩性差。
b、硬度及摩擦性能的影响：粉末硬度大难压，模具磨损严重。
c、粉末颗粒形状的影响：粉末颗粒形状对压制过程和压坯质量的影响具体反映在其充填性能、压制性等方面。需要时，进行制粒处理。
（2）粉末化学成分（纯度）的影响
粉末的纯度越高，就越容易压制。氧化物及粉末含氧量严重影响压制。粉末还原后不完全或放置时间过长，含氧量就会增加。例如当铁粉中的氧含量超过1%时，压坯就会出现裂纹等缺陷，压坯的空隙度也增大。
（3）粉末松装密度的影响
设计模具尺寸最重要的考虑因素是粉末松装密度。密度越小，粉末接触面积就越大，有利于压坯强度；模具尺寸越大，密度分布就越难均匀。
2、压制方式对压制过程和质量的影响
（1）加压方式的影响
采用双向压制、浮动阴模压制、换向压制等压制当时候会使压坯密度均匀。带摩擦芯杆的压制适合薄的圆筒；组合模冲适合形状复杂的零件；等静压成形适合高径比和尺寸较大的制品；粉末挤压成形适合管材和棒材；粉末轧制板材和带材；粉末注射成形适合形状复杂的小型零件（<150g）。需提高密度时，可热等静压。
（2）加压速度的影响
加压速度影响粉末颗粒间的摩擦状态、加工硬化程度和粉末颗粒孔隙中的空气逸出。通常都以静压形式压制。加压速度越快的压制（如冲击成形），密度分布越均匀。
（3）保压时间的影响
引言 1
一、粉末冶金 2
二.粉末压制与模具设计 3
(一) 粉末压制原理及过程 3
(二)压制压力与压坯密度的分析 3
(三) 影响压制过程与压坯质量的因素 3
三、转子模具设计分析 4
(一) 参数化建模与工况分析 4
(二) 产品尺寸研究与制程 5
(三)压机设备的选用 5
(四)模具原材料的选取 6
(五) 模具的参数和结构设计 6
(六)压制结构设计 8
四.基于产品尺寸绘制模具图 8
(一)模具图 8
(二)模具组装图 8
五.压坯的烧结 9
(一)烧结炉和烧结结果 9
(二) 油泵转子的烧结气氛和烧结炉选择 9
六、产品的蒸汽处理（IH）和双端面磨（DDG） 9
(一)蒸汽处理（IH） 9
(二)双端面磨（DDG） 10
七、油泵转子的成品 11
总结 12
参考文献 13
致谢 14
附录 15
引言
本论文针对了企业生产中，油泵转子粉末冶金的加工方法，设计了粉末冶金模具，通过对转子的模具设计分析，绘制出模具图纸。最终制成成品并进行实验。针对产品的外观分析了压坯的烧结，产品的表面处理等工序，详细介绍了产品的加工过程。 一、粉末冶金
粉末冶金的主要工艺流程
1.工艺分析及模具设计
对
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
客户图纸进行工艺分析，选择原材料，指定工艺路线（制程），根据原材料（粉末）变化率设计模具，根据产品要求确定烧结气氛和后处理条件。
2.压制
在模具中，在压力作用下，将松散的粉末压实成具有规定形状和尺寸，以及一定密度强度的坯块的工艺过程。压制分为普通压制和特殊压制。压制是粉末冶金技术中较为重要的一个工序。
3.烧结
烧结，是把粉状原材料转变为致密体，即固态中分子（或原子）间存在互相吸引和相互重叠的过程。
4.整形
整形是第二次压制，通常在烧结后直接进行。根据压制压力，它也被叫做再压制或者再致密化。
5.蒸汽处理（IH）
将零件置于500600℃的高温蒸汽中，进而氧气和零件表面金属发生反应，形成一层坚固的氧化保护层（Fe3O4），同时零件表面的孔隙内部也将形成氧化层轮廓。因此产品的耐磨性能有所提高，硬度强度提高，抗腐蚀性增强，致密性提高。
6.机加工（双端面磨）
机加工用于某些需求无法通过压制或整形达到。转子平面度要求较高，无法通过压制或整形达到要求，需要通过双端面磨完成。双端面磨就是在一次加工过程同时磨削出两个平行端面，磨削出的产品精度高，生产效率高。
7.最终完成工序
确保产品完全符合质量要求。
图11 粉末冶金工艺主要阶段示意图
二.粉末压制与模具设计
(一) 粉末压制原理及过程
粉末冶金压制是将松散的粉末通过预定的几个形状、尺寸、密度和强度所制成的成品与半成品的过程。整个过程包括装粉、压制、脱模三个步骤，是重要性仅次于烧结的粉末冶金工艺过程。
(二)压制压力与压坯密度的分析
在粉末受到挤压时，组织发生位移和变形，随着压力的增加，毛坯的密度会发生线性变化，如图21所示，我们可以将这种变化分为三个阶段：第一阶段滑动阶段，密度急速增加，以粉末填充为主来达到粉末颗粒的致密化；第二阶段平衡阶段，密度缓慢增加，以颗粒的变形为主要特征来实现此阶段的致密化；第三阶段—粉末成形阶段，毛坯密度基本不会因为压力的增加而变化。
图21 压力密度曲线图 图22 不同粉材压力密度曲线图
1银粉 2、3、4—铜粉 5—锡粉，
6、7、8—铁粉 9—1钢粉
(三) 影响压制过程与压坯质量的因素
1、粉末性能对压制过程的影响
（1）粉末物理性能的影响
a、粒度和粒度组成的影响：细粉末的成形性好，压缩性差。
b、硬度及摩擦性能的影响：粉末硬度大难压，模具磨损严重。
c、粉末颗粒形状的影响：粉末颗粒形状对压制过程和压坯质量的影响具体反映在其充填性能、压制性等方面。需要时，进行制粒处理。
（2）粉末化学成分（纯度）的影响
粉末的纯度越高，就越容易压制。氧化物及粉末含氧量严重影响压制。粉末还原后不完全或放置时间过长，含氧量就会增加。例如当铁粉中的氧含量超过1%时，压坯就会出现裂纹等缺陷，压坯的空隙度也增大。
（3）粉末松装密度的影响
设计模具尺寸最重要的考虑因素是粉末松装密度。密度越小，粉末接触面积就越大，有利于压坯强度；模具尺寸越大，密度分布就越难均匀。
2、压制方式对压制过程和质量的影响
（1）加压方式的影响
采用双向压制、浮动阴模压制、换向压制等压制当时候会使压坯密度均匀。带摩擦芯杆的压制适合薄的圆筒；组合模冲适合形状复杂的零件；等静压成形适合高径比和尺寸较大的制品；粉末挤压成形适合管材和棒材；粉末轧制板材和带材；粉末注射成形适合形状复杂的小型零件（<150g）。需提高密度时，可热等静压。
（2）加压速度的影响
加压速度影响粉末颗粒间的摩擦状态、加工硬化程度和粉末颗粒孔隙中的空气逸出。通常都以静压形式压制。加压速度越快的压制（如冲击成形），密度分布越均匀。
（3）保压时间的影响
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