粉末冶金模具中常用机构的设计

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介绍了粉末冶金模具设计中常用的几种机构形式与作用，简述了相关机构的应用与原理。
) M& f9 l3 u3 `' O1 D0 g( S关键词 粉末冶金摸具 机构 抽芯 滑块斜楔

" U6 K6 v" B, k粉末冶金模具(简称粉冶模具)由于对装料比与压制坯件的结构及密度的均匀性等有所要求，因而除了模具的型腔设计外，在整体模具与模架的设计中，必然会使用到机械设计或模具设计中相关结构，它们与压机和模具成型件、连接件相结合，达到粉末冶金模具的成型要求。

# e, u/ a7 x6 o1 P4 P1 粉冶模具中的抽芯机构

' J6 {/ {6 i% I- V粉末冶金成型压机一般为立式压机结构，若将粉冶模具的压制方向称为轴向，则与之垂直的方向为径向，—般情况下粉冶模具压制的坯件常常只有轴向孔而不设计径向孔。这样，由于压制方向与抽芯方向在同一轴线上，只有方向相同或相反，所以轴向抽芯动作一般由压机和模架均能顺利完成，只需在型芯上成型轴向孔的部位设计适当的脱模斜度，就完全可以实现轴向孔的装粉、压制与脱模，这种常见的抽芯机构方式如图1所示。

1模柄　2上托板　3 13 19内六方螺钉　4上凸模　5上垫板　6上模固定板　7料盘　8凹模　9料盘螺钉　10凹模套　11沉头螺钉　12凹模压板　14导柱　15下凸模　16型芯　17下模压板　18下垫板　20导套　21底座　22装料调整螺柱　23锁紧螺母　24型芯压板　25连接螺钉　26型芯垫板　27下托板　28垫圏　29螺母

在图1所示结构中，型芯16与型腔(凹模)8通过导杆14及凹模套10、底座21、下托板27连接成一体，通过下缸动作，就能顺利完成抽芯。这种拉下式的抽芯脱模结构形式，虽没有摩擦芯杆的成型优势，但对结构简单的环型类产品，还是比较实用可靠。
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# @% y; E/ N" {9 @$ v# E& a2 滑块斜楔机构

+ \! v+ S8 o5 L& V, P' ~粉冶模具中的滑块斜楔机构类似于注射模和压铸模的侧向分型与抽芯机构，只是两者的作用不同，前者是为了解决粉冶产品密度的一致性和沿轴向的不等高尺寸而在装粉时采用的仿形装粉法，此时滑块处于闭合状态如图2a所示，在完成压制时形成坯件高度的各相应尺寸如图2b所示，需要脱模时，斜楔将轴向移动通过斜面产生径向移动打开滑块，相关仿形的部分产生轴向移动而脱模，如图2c所示。后者是相当于塑件或压铸件带有侧凹槽或侧向孔(即径向孔)时，模具就必须带有侧向分型抽芯机构，如图3所示，这种结构的作用在于开模推出塑(铸)件之前，必须先把成型塑(铸)件侧向凹槽的模块或侧(径)向孔的型芯从塑(铸)件上脱开或抽出，然后塑(铸)件才能沿轴向(即注塑或压铸方向)完成脱模。

1送料器盖　2上凸模垫板　3外下凸模　4固定板　5上凸模　6凹模　7斜楔　8内下凸模　9滑块　10脱模板　11还件

2 R- f4 W8 b3 V0 G3 M+ V( V: M, ^1动模板　2限位挡块　3弹簧　4侧抽芯滑块　5斜导柱　6楔紧块　7定模板　8定模板座

粉冶模具中的滑块斜楔机构，其设计要点有3点：(①斜楔滑块装配完成后，滑块滚轮的水平轴线应位于斜楔垂直轴线的外面，一般两轴线之间有2-3mm的距离，即图2a中的c=2-3mm，以保证斜楔斜面推动滑块滚轮时顺利打开滑块；②当压制完成时，滑块保证了压制坯件轴向尺寸的要求后，斜楔斜面与滚轮表面的最小距离h-2-5~如图2b，以保证压制时，滑块在轴向的良好制挡作用；③滑块在脱模打开时，应保证滑块的打开距离s大于它在制挡时的压垫宽度P。一般S-P=2-4mm，即图2c中的α=(2-4)mm。这样叫避免脱模时滑块与滑块垫座之间的运动干涉。关于图2中的几个参数有如下的关系：
; s# C3 S  C+ {, R6 u- k
- n' Q2 @' N( ?4 l* j- p7 JR＝c+(φ/2-b)=P+σ=S

! h1 M6 l3 F# _3 `其中　R－滑块滚轮半径,mm
φ－斜楔直径,mm
! g" y% Q' K$ [9 r4 m5 ~b－在斜楔圆柱外侧削去的弓形圆柱的弓高,mm
S－图中没有表示出来，它是滑块向左右打开距离的一半,mm
7 K5 G" S5 A. p, e6 G7 A其它P、a、h见图示与上面叙述中的文字说明。

7 T2 F/ d) p- n- O# ~) S0 m$ B3 压制时的浮动装置
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8 }+ U, F+ V6 I/ ~  X4 m粉末冶金模具中，为了获取压制坯件密度的一致性，往往采用双向压制的方法。但日前的各种十粉压机，还未能完全提供出双向压制的动作要求，所以，往往在模架、模具卜通过一定的手段来实现非同口4的双向压制。

4 e) O$ X: Z) j; \0 ?/ I( F图4是用压力弹簧10和30来实现活动型芯26和凹、摸25在压制当中的浮动，使得凹模25、活动型芯26获得上压力，也就是在承受上压力的同时也获得不同大小的下压力，从而改善其成型相应部位的坯什密度。但是，弹簧浮动效果较差，其原因在于几件弹簧的弹力很难做到一致，并且各件弹簧的弹力变化不能随压制需要而调整，弹簧弹力有限，弹簧易于失效失去弹力。

1 c& r+ q5 r! |8 C* W1 5 24螺母及锁紧螺母　2下托板　3推杆　4垫铁　6底座　7中心导套　8下垫板　9限位板　10中心弹簧　11凹模板　12上导套　13凹模压环　14 28压力调整螺母　15锁紧螺母　16上导柱　17上托板　18上垫板　19可调中心柱　20上凸模定位套　21中心杆　22上凸模　23料盘　25凹模　26活动型芯　27下凸模　29中导套　30凹模浮动弹簧　31弹簧柱　32中导柱

图5是用橡皮弹力来浮动凹模，因为橡皮的压缩量有限，所以浮动力不大，更容易老化失效而丧失浮动的弹力。

现在较好的浮动装置是气压或液压，该浮动方式浮动力平稳一致，浮动过程可以控制与调节，㈠浮动力较大。但气、液压浮动结构比弹簧、橡皮浮动结构复杂的多。气压与液压浮动对比而言，液压浮动能力更强，但液压密封比气压密封要求严格，若液压浮动密封不好，容易造成泄露，不但影响浮动能力，也容易造成成型工作环境的污染。至于气压与液压的缸体、管路与控制原理基本相似，图6就是—全自动干粉压机中模具的液压浮动示意图。

4 有齿轮与螺纹机构
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粉末冶金模具由于被压制的对象足粉体，随着粉料成分、制粉工艺的变化在成型压制过程当中，往往需要对不同装料高度在模具上的装粉尺寸进行调整。在自动于粉压制中，通常采用螺纹的旋转而完成压制方向尺寸的变化。要达到螺纹的机外调整，需要通过齿轮蜗杆机构来实现。

如图7所示结构，是通过手柄1旋转带动蜗杆2，再由件2与齿轮3啮合，将传动传递给外表面是直齿形而内表面是内螺纹的调整环4，调整环4通过内螺纹与固定齿轮5的外螺纹啮合，由螺纹的螺距不断变化，从而实现调整环4在压制方向上的升高与降低。

在图7中，手柄1上同时装有蜗杆2和锥齿轮6，手柄1转动时，锥齿轮6随之转动，通过锥齿轮6与锥齿轮7的啮合，改变了手柄1的传动方向，再由锥齿轮7带动计数器8，达到调整计数的目的。