【正文】 件強(qiáng)度相差很小，可認(rèn)為在試驗(yàn)的誤差范圍之內(nèi)。這類材料是由預(yù)合金化NiMo鋼粉混合以銅粉與石墨粉制成的。的燒結(jié)硬化鋼的硬度和馬氏體百分含量的關(guān)系。由這種 SMC材料制造的鐵粉芯，在美國通用汽車公司的整體線圈與電子線路 (ICE－ 4)點(diǎn)火裝置中己得到了應(yīng)用。) 電陰率 (ohmcm) Bmax(KG) 最大磁導(dǎo)率 (G/Oe) 90 190 350 400 于 1500e和 50Hz下測量的數(shù)據(jù) 這 種材料的開發(fā)與應(yīng)用為汽車點(diǎn)火裝置、電燈振流器、變壓器鐵芯、低頻濾波器與扼流圈鐵芯，以及電動(dòng)機(jī)中的硅鋼片制品，找到了一種經(jīng)濟(jì)的替代產(chǎn)品。 我們必須抓住粉末冶金技術(shù)發(fā)展的契機(jī)，投入到該方面新技術(shù)的開發(fā)中。雖然稱為粗加工、仍需將工件加工成與完成品極其接近的形狀、使熱處理之后的精加工－研磨、放電等的加工時(shí)間降低到最低限度。 41） .電火花加工 使用油槽電火花加工來加工模具的端面，可使鋼材的最外表的變質(zhì)層降至最低限度，有益于以 后的拋光工序。 5） . 線切割 使用數(shù)控線切割機(jī)床對(duì)超硬合金以及高硬度鋼材的復(fù)雜形狀如陰模內(nèi)表面、蕊桿、沖頭外周形狀等進(jìn)行加工。數(shù)控坐標(biāo)磨床可進(jìn)行高精度內(nèi)徑加工及外形輪廓等加工。由于各模具部件之間配合好壞、直接影響模具的使用壽命、因此本工序是出廠 前最后的且非常重要的工序。當(dāng)粉末顆粒之間的相互作用力超出它們的強(qiáng)度極限時(shí)，粉末顆粒自身便會(huì)引起塑性變形甚至脆性斷裂，從而使體積進(jìn)一步減小，密度進(jìn)一步提高，粉末顆粒間的接觸面積和結(jié)合強(qiáng)度也進(jìn)一步增大，最后達(dá)到所要求的壓坯密度和強(qiáng)度。 壓制壓力與壓坯密度的關(guān)系 粉末體受壓后發(fā)生位移和變形，在壓制過程中隨著壓力的增加，壓坯的相對(duì)密度出現(xiàn)有規(guī)律的 變化，如圖 21所示，通常將這種變化假設(shè)三個(gè)階段：第一階段，密度隨著壓力的增加而急速增加，在此階段內(nèi)，由于粉末顆粒發(fā)生位移并填充孔隙，壓坯的密度隨著壓力的增加而急速增加，故此階段粉末的致密化方式主要是以粉末充填為主；第二階段，壓坯的密度隨著壓力的增加而緩慢增加，這是由于第一階段后期充填結(jié)束后粉末顆粒仍有很大的孔隙，若進(jìn)一步消除孔隙必須通過顆粒的變形充填至孔隙中去，但在顆粒變形的同時(shí)必然會(huì)引起顆粒的加工硬化，粉末顆粒難于進(jìn)一步變形，此階段的致密化方式是以顆粒變形為主要特征；第三階段：壓坯密度幾乎不隨壓力的增加 而變化，這是因?yàn)轭w粒加工硬化嚴(yán)重，外力被剛性 接觸面支撐，故顆粒表面或內(nèi)部殘存的微小孔隙很難消除，唯一的方式是顆粒破碎以便進(jìn)一步消除孔隙提高密度。 壓制過程中粉末運(yùn)動(dòng)規(guī)律 本文所述的等高制品是沿壓制方向上的高度相等但截面形狀可以為任意形狀的產(chǎn)品。 在理想均勻的壓縮情況下（粉末壓縮時(shí)不受摩擦力且粉末的各顆粒層之間壓縮量均相等）： dKndH n )11)(1( ??? (22) 式中： d —— 粉末顆粒的平均粒度 ,cm； ndH —— 第 n層粉末顆粒的位移量 ,cm； 式 (21)是在理想壓縮情況下等高制品粉末顆粒層的位移方程。 由式 (26)可知粉末在壓制過程中各顆粒層的位移平均速度是不等的。其中彈性后效與燒結(jié)收縮率使燒結(jié)制品徑向尺寸發(fā)生線性變化，而整形余量是整形前預(yù)留在燒結(jié)形狀外側(cè)的余量，與整形方式有關(guān)。假設(shè)一非圓曲線的極坐標(biāo)方程 [33]： )(?? f? (28) m in ( 1 )c c s ses ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (29) 式中 : min? —— 產(chǎn)品的曲線點(diǎn)的極徑 ； c? —— 成形模曲線點(diǎn)的極徑 ； ?? —— 曲線單邊徑向整形余量； s? —— 燒結(jié)品曲線點(diǎn)的極徑； s?? —— 單邊徑向工藝變化量。設(shè)點(diǎn) A極徑方向上有一個(gè)增量 AC，該點(diǎn)的壓力角為 ? ，則在法向上的增量與 AC的關(guān)系為： sinAB AC ??? sinF?? ?? ? ? (210) sinssF?? ?? ? ? (211) 式中： F? —— 法向上的整形余量 ； sF? —— 法向工藝變化量。 漸開線直齒輪成形模也是按照標(biāo)準(zhǔn)齒輪系列設(shè)計(jì)公式計(jì)算，但是其模數(shù)可以是任意實(shí)數(shù)。 由式 (29)， (210)， (211)， 與 (212)可得 : 22()s c cF e s R? ?? ? ? (213) ?? FFF s ?? (214) 由 (213)可知，成形模曲線與產(chǎn)品曲線法向距離改變量 F是一個(gè)變量，變化范圍直接影響齒輪成品的精度。 000002( ) ( 1 ) 22( 2 )c os [ ] 2 si nc os [ ] 2 si nckcasa b ac c akc c cW F W kd k e s dF F Fd d hd m z h xW m k zi nv x mW m k zi nv x m???? ? ? ?? ? ? ?? ? ???? ? ? ? ? ??? ????????? ? ??? ? ? ? ??? ? ? ???（ ）（ ） (215) 式中： m —— 產(chǎn)品的齒輪模數(shù) ； cm —— 成形模齒輪模數(shù) ； cd —— 成形模齒頂圓直徑 ； bd —— 產(chǎn)品的分度圓直徑 ； ad —— 產(chǎn)品的齒頂圓直徑 ； cW —— 成形模公法線長度 ； kW —— 產(chǎn)品的公法線長度 ； F? ——法向上的整形余量 ； 0k —— 法向上的距離補(bǔ)償量 ； z —— 齒數(shù) ； k —— 跨齒數(shù) ； ah —— 齒頂高 ； x —— 變位系數(shù) ； 0F —— 齒形有效工作部位起始點(diǎn)的法向距離改變量 ； 0sF? —— 齒形有效工作部位起始點(diǎn)的法向工藝變化量 。變位齒輪與未變位齒輪在分度圓上的壓力角和模數(shù)均為標(biāo)準(zhǔn)值，他們的齒廓漸開線均為同一基圓上發(fā)生的同一漸開線，具有相同的分度圓直徑和基圓直徑。 變位法設(shè)計(jì)成形模具存在較大的設(shè)計(jì)誤差，變模數(shù)法設(shè)計(jì)在理論上不存在設(shè)計(jì)誤差。變模數(shù)設(shè)計(jì)的齒輪壓坯齒形與預(yù)期基本重合，變模數(shù)法在理論上不存在 設(shè)計(jì)誤差，應(yīng)用這種方法，陰模的精度易于控制，制品質(zhì)量得到提高，是 一種先進(jìn)、實(shí)用，值得推廣的粉末冶金齒輪陰模設(shè) 計(jì)法。 齒輪陰模設(shè)計(jì)的步驟為： 齒輪參數(shù) —— （燒結(jié)收縮率 c） —— 壓坯參數(shù) —— （壓制回彈率 +e） —— 成形陰模參數(shù) （ 1） 燒結(jié)坯尺寸 分度圓直徑 ds =dz =mz= 燒結(jié)坯模數(shù) ms = ds /z=m= 齒頂圓直徑 das =daz =m(z+2h*a +2x)= 齒根圓直徑 dfs =df =m(z2 h*a 2c* +2x)= 基圓直徑 dbz = ms zcos? = (cos? =) （ 2）壓坯尺寸 考慮到燒結(jié)收縮率 c，則壓坯脫模后尺寸為 ： 分度圓直徑 dy =ds /(1c)=mz/(1c)= 壓坯模數(shù) my = dy /z=mz/[(1c)z]= 齒頂圓直徑 day = das /(1c)=[m(z+2 h*a +2x)]/(1c)= 齒根圓直徑 dfy = dfs /(1c)=[m(z2 h*a 2c* +2x)]/(1c)= 基圓直徑 dby = my z cos? = （ 3）成形陰模尺寸 考慮到壓制回彈率 e，則成型陰模尺寸為： 分度圓直徑 dc = dy /(1+e)=mz/[(1c)(1+e)]= 成形陰模模數(shù) mc = dc /z=mz/[(1c)(1+e)z]= 齒頂圓直徑 dac = day /(1+e)=[m(z+2 h*a +2x)]/[(1c)(1+e)]= 齒根圓直徑 dfc = dfy /(1+e)=[m(z2 h*a 2c* +2x)]/[(1c)(1+e)]= 基圓直徑 dbc = mc z cos? = 由以上計(jì)算可看出，粉末冶金齒輪在壓制成型、燒結(jié)的處理過程中，分度圓、基圓、齒頂圓、齒根圓直徑都是變化的，模數(shù)也是變化的。因此，上模沖內(nèi)徑取 ??? mm,同樣，下模沖內(nèi)徑也取 ??? mm. 成形模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具 裝配 結(jié)構(gòu)簡圖如圖 32： 圖 32（ a） 壓制前裝粉狀態(tài) 圖 32(b)裝粉后壓制前狀態(tài) 模沖 圖 32(c)壓制后狀態(tài) 模具材料的選擇 陰模 ：要求硬度高，耐磨性好，選用合金工具鋼 GCr 15(6062HRC)； 材料成分是 C占 ， Si占 ， Mn占 ， Cr占 （ %）。 模套：有較好的韌性和拉伸強(qiáng)度，可采用中碳鋼 45 號(hào)鋼（ 2832HRC） ； 材料成分是C占 %，其余均為 Fe。特征是構(gòu)成模型的基本單位，每一個(gè)模型都是由一連串特征構(gòu)成的。最后得到要求的零件圖。而基準(zhǔn)特征只是用于構(gòu)建實(shí)體特征時(shí)的參照特征，如基準(zhǔn)平面、基準(zhǔn)軸、基準(zhǔn)點(diǎn)等，屬于虛擬特征。 (3) 生成過渡裝配體 這是一個(gè)裝配。 （ 2）生成模具基體 這也是一個(gè)實(shí)體模型，相當(dāng)于模具制造的材料，其大小必須可以容納設(shè)計(jì)零件，因?yàn)槭怯伤赡＞吡慵摹? 一般 形狀的 零件建模常用兩類特征：實(shí)體特征和基礎(chǔ)特征。加工零件時(shí)，首先準(zhǔn)備毛坯， 再經(jīng)過一系列的切削加工工序，得到成品零件，而零件建模時(shí)首先創(chuàng)建一個(gè)實(shí)體特征，相當(dāng)于毛坯，所創(chuàng)建的第一個(gè)實(shí)體特征稱為基礎(chǔ)特征。 材料成分是 C占 %，其余均為 Fe。 上、下模沖：耐沖擊性好，有一定的耐磨性。 模具相關(guān)軸向的尺寸如下： （ 1） 產(chǎn)品高度 h=, 取下模沖配合高度為 h下 =15mm, 取上模沖配合高度為h上 =7mm h臺(tái)坯 =(1+%%)= h壁坯 =(1+%%)= h坯 =h(1+ce)= H粉 = ?? 坯h???/ H陰 = H粉 + h下 + h上 = （ 2）下半部分陰模深度為： H粉 + h下 =+15= 下模沖高度為 := 裝粉墊高度為： = (3) 芯桿長度 H陰 +=+= (4) 上模沖高度 H陰 == （ 5） 墊塊高度 墊塊高度等于上下模沖高度之和加上 壓坯高度減去陰模高度所得值 墊塊高度為： ++= 模沖和芯桿徑向相關(guān)尺寸 （ 1）上、下模沖外徑 上、下模沖與陰模之間的配合間隙分別按照 H8/f7和 H7/g6選取。影響齒輪成型陰模幾何尺寸的工序主要是壓制和燒結(jié)。 (a) (b) 圖 31 齒形曲線 根據(jù)試驗(yàn)測定，變位 設(shè)計(jì)的齒輪壓坯齒廓曲線嚴(yán)重偏離預(yù)期齒輪壓坯齒廓曲線。對(duì)于一個(gè)齒輪如果齒數(shù)確定，則加工過程中分度圓的變化可以認(rèn)為是模數(shù)的變化。根據(jù)齒輪的齒頂圓直徑，可以確定陰模內(nèi)齒輪齒頂圓直徑，求出變位系 數(shù)。 根據(jù)式 (215)可以得到成 形模齒輪模數(shù) cm 以及法向上的距離補(bǔ)償量 K0，然后再根據(jù)齒輪的齒面變異情況計(jì)算理想的成形模腔的壓力角修整值。從而造成整形之后的齒形失真。對(duì)于漸開線直齒輪，齒輪的齒廓一般由齒頂圓圓弧、漸開線齒形、齒根過渡曲線、齒根圓弧。 如圖 24所示一段曲線，設(shè)曲線處處可導(dǎo)，不可導(dǎo)點(diǎn)按照法向 與徑向一致時(shí)處理。 由 (27)可知，圓柱形產(chǎn)品及其成形模的徑向尺 寸相比較，其徑向上即法向上相差一個(gè)相等的量，即法向等距量。粉末在實(shí)際的壓制情況下由于受摩擦力的影響，粉末 各顆粒層之間的壓縮量以及同一層粉末不同直徑處的顆粒的位移量都不相等。 由式 (21)和式 (24)得： ? ? 0( 1 ) (1 )yd dyd H ddd? ? ? (25) 式 (25)表示任意高度處的粉末位移量與壓坯密度的關(guān)系。在等高制品的壓制過程中粉末運(yùn)動(dòng)的最大特征是沿壓制方向作直線運(yùn)動(dòng) ,即粉末運(yùn)動(dòng)具有單方向的壓縮特征。粉末內(nèi)部各個(gè)顆粒所處的受力狀就局部區(qū)域而言各異，因此壓制曲線的三階段并沒有明顯界 限。在這個(gè)過程中，不但存在外加壓制 壓力與粉體之間的作用力與反作用力，也存在粉末顆粒與粉末顆粒、粉末與模壁之間的相互作用力，包括正壓力和摩擦作用力。整個(gè)過程包括裝粉、壓制和脫模三個(gè)步驟。自動(dòng)拋光機(jī)的介質(zhì)中摻入金鋼石微粒、能夠均勻且高精度地對(duì)復(fù)雜的內(nèi)壁面進(jìn)行研磨。 6） . 精密研磨 使用數(shù)