含铜镍的铁基合金的成形及力学优化设计(3)

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1.2 粉末冶金模具设计

在用单轴向刚性模具压制成形时，所有压制成形的模具都是依据同样原则进行工作的：通过重力将粉末材料充填于刚性模具的模腔中。在模具型腔中，于2个或多个轴向移动上、下模冲之间压制成形各种形状与密度相当均匀的生压坯。通过使阴模与下模冲间的相至适当移动，将成形的生压坯从阴模中脱出。这个作业过程起来简单，但实际操作起来，特别是压制成形形状复杂的结构零件时，却十分复杂。

关于粉末冶金的压制成形模具设计，必须遵循下列12条准则：

1）保证阴模型腔内各处都能充填满粉末，且每次充填的粉末的量精确可靠；

2）压坯内部各处密度分布均匀且一致应；

3）为了轴向各部分的连接完整不断裂，应保证压坯各部分压制密实是同步进行的并且关注压制压坯时很微量的侧向移动；

4）保证脱模时容易脱出减小回弹，使得压坯不会发生变形或者断裂；

5）对于模架上的模具而言，需要对模具的行程进行有效精确的控制，保证定位精度以及重复精度；

6）模具的模冲要尽量少；

7）在压制过程中，保证模具之间的配合间隙，不能卡死或者有很大的缝隙；

8）在压制过程中，模具组件要有足够的强度来承受施加在模具上的载荷，并且所有模具组件要满足耐磨性要求，而且应该具有最高的可预期寿命；

9）模具要根据压机的功能来设计，尽量利用压机的所有可用功能；

10）模具与模架之间的定位安装应该简单方便，尽可能减少模具组装时间；

11）模具组件的磨损是不可避免的，设计时应尽量考虑模具的更换，尽量做到容易更换，以减少换模带来的生产效率降低；

12）模具的寿命决定了产品的成本及产量，应注重模具选材及模具结构设计来尽可能增加模具寿命，减少成本。

1.3 粉末冶金链轮

链轮传动中使用的链轮，改用烧结链轮时，不但能满足强度、齿形及尺寸精度要求，而且，成品率高，生产易于自动化。与其他制造方法相比，粉末冶金在技术经济上是有利的。烧结链轮具有多孔性，含浸以润滑油时，在使用中具有自润滑的特点，这也是其他材料无法比拟的。

在用人力或小动力使链轮回转时，使用烧结链轮没有问题。用链轮传递动力时，依据所用链条，烧结链轮的齿数受到一定限制。一般使用CO41-1链条时，链轮的齿数不多于20.采用CO61-1链条时，链轮的齿数最多为14-15.根据振动与噪音，链条的速度最好为2-3m/s，最高不大于5m/s。因此，在交变载荷不大或冲击载荷不太高的恒速回转场合，可用结构链轮传递高达数马力的动力。

1.4 有限元原理

有限元方法是将一个连续的结构或者连续体离散成若干的离散的单元，通常是通过网格划分来确定每个单元的形状及大小，每个单元都是离散的，但是它们边界都有相互接触的结点，所有结点使得所有单元成为一个离散的整体。通过近似函数求解每个单元内的未知场变量。而每个单元内的近似函数由未知场函数在单元各个结点上的数值和与其相对应的插值函数来表达。通过与原来问题数学模型等效的变分原理或加权余量法，建立求解基本未知量的代数方程组或常微分方程组。此方程组称为有限元求解方程，并表示成规范化的矩阵形式。之后用数学方法求解这个方程，从而得到未知场变量，解决问题。