MIM零件的可制造性设计(工艺性设计&烧结后加工)-下

2017-03-24 22:33:11 收藏

 

 

--整理:David--

 

 

MIM零件的可制造性设计



本文是这篇文章的下半部分,1.8~1.13,以及23章节。

上半部分的内容,1.1~1.7章节点我查看上半部分的内容

 


1.8 孔与槽

 

孔与槽,除了减少零件质量与成型均一壁厚外,还是MIM零件的一种有用的功能性结构特征,而且一般并不会增高零件价格。

 

可是,增加孔与槽会增大模具的复杂性,如图8-a所示,这需要增加模具成本。垂直于分型线的孔最容易成型,费用最低。和分型线平行的孔,虽然容易成型,但需要增加滑块或液压缸,这都会增大前期模具制造的成本。

 

内部的连通孔可以成型,如图8-b所示,为了防止出现封闭与毛刺的问题,对这种设计必须仔细考虑。

 

可能的话,应将一个孔做成D型孔,以在芯杆上作出一平面,从而增强模具的密封性,否则需要将配合零件作出圆弧曲面,其薄刃边会产生异常磨损。
 


MIM零件的可制造性设计(工艺性设计&烧结后加工)-孔与槽
图8-a 孔与槽


MIM零件的可制造性设计(工艺性设计&烧结后加工)-孔与槽
图8-b 孔与槽

 

1.9根切

 

用对开式模具,如图9所示的外部根切在分型线上很容易成型,制造这种形状需要增加模具零件,增大模具成本和降低生产率。

 

一些内部根切可用滑块制作,另外一些可用活动型芯成形。

 

在大多数MIM零件设计中,由于存在增加成本和可能产生飞边的问题,设计人员可能会决定取消内部根切。

 

MIM零件的可制造性设计(工艺性设计&烧结后加工)-根切
图9 根切

 

 

1.10浇注系统

 

注射料是通过浇口进入模具型腔的,鉴于MIM注射料的金属含量高,MIM的这些浇口一般都比塑料注射成型的大很多。

 

由于浇口通常会在成品零件从成型型腔脱出来的地方留下痕迹,因此,浇口的设置需要对要求的工艺性、功能、尺寸控制及美学进行平衡。

 

浇口最好设置在模具分型线上,如图10所示,这样设置,可使注射料流动的路径冲击型腔壁或芯杆。

 

另外,壁厚不同的零件,通常将浇口设置在最厚的横截面处,以使注射料从厚截面处流向薄截面处。这样设置浇口可消除孔、凹槽、应力集中及零件表面上的流线。

 

若想用多型腔生产零件,还必须考虑到浇口的大小和设置,以保证在充填速率均衡的情况下,供给每一型腔的注射料量相同。

 

MIM零件的可制造性设计(工艺性设计&烧结后加工)-浇注系统
图10 浇注系统

 

1.11分型线

 

可能的话,所有结构特征的取向都应该垂直于分型线,以便成形的零件从模具中取出。

 

通常,将分型线变成了零件表面的证示线,这是两个对半模型拼合的必然结果。

 

在一些情况下,作为一个例子示于图13,在上半个模型中成形整个零件的几何形状,这时,分型线就只能沿着零件的底边了,并没有产生分型线。平常,可将模型设计成沿不引人注意的边缘分离,从而将分型线“隐匿”起来。

 

分型线最好位于一个平面上,可是,有时候为了成型所需要的结构特征,必须改变简单形状。

 

增大零件的复杂性,虽然会增加模具的制造和维修费用,但将该结构特征进行浇注成形时,成本可能是降低的,否则,需要进行切削加工或组装作业。
 

MIM零件的可制造性设计(工艺性设计&烧结后加工)-分型线
图11 分型线

 

1.12装饰性特征

 

12示出了标记、压花、零件数及模号、穴号识别标记,均很容易成形在零件的适当位置,而且不会增大零件成本。

 

这些特征可以使突出的或凹进的,MIM工艺可以制作出高水平的特征细节,包括较尖锐的金刚石压花。

 

MIM零件的可制造性设计(工艺性设计&烧结后加工)-装饰性特征
图12 装饰性特征

 

1.13烧结件支撑

 

MIM零件生坯在脱脂和烧结过程中,约收缩20%,为将可能产生的扭曲变形减小到最低限度,MIM烧结时必须将MIM零件进行适当的支撑。

 

通常,将MIM零件放置在平板陶瓷或托盘上。

 

如图13所示,最好将烧结用的平板或托盘设计成有大的平面或有几个零件结构特征公用的平面,从而可使用标准支架。跨距长、有悬臂或有易损处的MIM零件,可能需要用零件的专用支架或固定装置来支撑。这些生产费用都是很高的。


图13 烧结件支撑

 

 

二. 烧结后续加工

 

鉴于MIM工艺的公差位于±(0.3%-0.5%)之间,许多零件都烧结到了最终尺寸,倘若零件的某一结构特征的公差比较紧密,可进行后续的机械加工。

 

MIM零件材料可进行切削加工、攻螺纹、钻孔、拉精整、磨削或像锻造件一样进行焊接。

 

为了改进强度、硬度计耐磨性,MIM零件也可以进行热处理。

 

另外,由于MIM零件通常都将相互连通的孔隙度限制在0.2%以下,因此,进行常规的着色与电镀时,不需要进行特殊的表面制备。

 

 

三. 结束语

 

文章发布于CNPIM.COM粉末注射成型网MIM。零件作为粉末冶金零件成型工艺的一种新型成型技术,经过几十年的发展,已从个别、少数零件的实验开发,发展到了具有大规模生产的阶段。

 

MPIF每年举办的粉末冶金零件设计获奖的MIM零件项目,可以明显看出MIM零件在北美发展的趋势。

 

1997~2001年,MPIF在粉末冶金零件竞赛中每年评出的获奖零件为15~18个。在获奖零件的类别一栏中,从1997~2004年都是用MIM表示,但从2005年开始将获奖的MIM零件分成了航空航天/军工、医疗/牙科、手动工具/娱乐、电子/电气、五金/用具、工业电机/控制装置及其他类供7类。

 

这些表明,MIM零件的生产在北美已进入一个渐进式发展阶段。

 

在中国大陆,得益于电子数码产品对MIM件的强大的需求,大大小大小的MIM企业分布全国,集中于长三角、珠三角及北京和周边地区。在中国大陆大力推广MIM零件的基本知识与生产应用,特别是在更多的领域的应用,实为当务之急。

 

 

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以上内容均来自韩凤麟《金属注射成型精密零件生产与应用》一书,部分内容有删改。
 


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