粉末压制零件和制品的结构技术特征

9.3　粉末压制零件和制品的结构技术特征

结构技术特征（又称结构工艺性）就是指制品的结构是否适应所采用的成形过程或制造方法，使制品在整个生产过程中达到优质、高产、低耗。

用粉末压制法制造零件或产品，设计师必须了解粉末压制成形过程的特点，对零件或制品的几何形态及尺寸（即结构）在技术上和经济上的可能性和限制性作充分考虑及评价。有时，原来设计的用常规机械制造加工的零件，虽也可用粉末压制法制造，但若针对粉末压制过程特点稍加修改一下零件的结构设计，则可能改善零件制造的结构技术特征和降低零件的生产成本。粉末压制法与一般采用的铸或锻——机械加工相比，在零件或制品结构上有一定的限制。因此，粉末压制成形零件结构设计时应遵循一些基本原则。

1.压制件应能顺利地从压模中取出

由于烧结零件是在压模中压制成形（一般都是在上、下方向进行的），成形后，压坯必须从压模中脱出，所以，除端面以外，在垂直压制方向的面（无论内、外面）上的复杂形状或周边沟槽就难以甚至无法成形，须将它们修改成易于脱模的形状，烧结后再进行后续加工（如切削加工）来完成，示例如图9－9所示。

图9－9　受脱模限制的形状示例

2.应避免压制件出现窄尖部分

压制成形时，要将配混好的粉末装填在压模型腔中，但有时型腔的窄尖部分会出现装粉不足，使压制成形困难。另外，这些窄尖部分还会影响压模的强度和寿命。具有薄壁（壁厚＜2mm）、窄键、尖端、直径小（＜3mm）且较深的孔等部分的零件均属这类情况（见图9－10）。

图9－10　受装粉和压模强固性限制的形状示例

3.零件的壁厚

零件的壁厚应尽量均匀，台肩尽可能的少，高（长）宽（直径）比不超过2.5（厚壁零件不超过4）。

粉末压制大多数都是双向压制成形的，因此，零件的高度太高，压制方向上的台肩多，部分壁厚相差过大等，都会造成压制件的密度分布不均匀，而压制成形中压坯密度的均匀性，很大程度上影响到压坯烧结后的性能（见图9－11）。

图9－11　受密度不均限制的形状示例

4.制品的尺寸精度及表面粗糙度

压制烧结零件的尺寸精度，在压制方向和与之垂直的方向有显著差异。在垂直压制轴线的方向，零件的尺寸精度主要取决于压模的尺寸精度，一般都较高。在压制方向，除模压头与压模的尺寸精度外，压机的精度也影响压坯的精度。因此，提高零件压制方向的尺寸精度颇为困难；另外，阴模、压头、芯棒等相互间均有一定间隙，所以，零件的同心度也难以达到很高的精度。要想制造出尺寸精度高的压制烧结零件，除压模的精度高外，还必须严格控制粉末的特性、配比及烧结过程。因此，压制烧结零件的尺寸精度，应以能满足零件的技术要求为准；不要盲目地追求过高的尺寸精度，这样不仅大大增加生产成本，甚至无法达到；不要不必要地降低尺寸精度，从而削弱粉末压制的技术特点。

制品的表面粗糙度取决于压模的表面粗糙度。烧结后一般在10～15μm，若想进一步降低表面粗糙度，则需要进行复压校形或精压。

总之，设计师在确定使用某种粉末压制过程前，必须根据零件的性能要求，粉末材料的特性以及其对各种过程参数的影响，所用粉末压制方法的特点，已有的生产能力及条件等，对零件作出优良的结构技术特征设计，从而迅速且经济地生产出合格产品。