1、燕山大學題目：金剛石砂輪成型模具的設計學院系：年級專業： 09學 號：教師職稱： 教授設計日期：2022.10.24-11.6燕山大學課程設計論文任務書院系：材料科學與工程學院基層教學單位：學 號學生姓名專業班級金剛石砂輪成型模具的設計1.金剛石砂輪成型模具選用碳素工具鋼作為模套、定位套、下壓=3000Kg/cm=0.3設 2設計平行砂輪的尺寸為：150221020。工作層的厚度為計 6mm，150mm，22mm，10mm。砂輪技 20mm。術3.結合劑選用金屬基結合劑鐵基結合劑，相對密度為參 0.80.87，選取 =0.8，側壓系數=0.38。數 2500Kg/cm2，其他尺寸詳見課程設計說

2、明書及工廠相關設備圖紙。學生必需在規定的期限內完成下述任務：1規劃設計：生疏設計步驟，確定構造方案。2)設計計算：選擇所用材料及確定材料的力學性能，依據材料性能及設設備功能的要求設計構造尺寸，確定金剛石砂輪模具的生產效率。計要繪圖：計算機上利用Auto-CAD軟件求編寫設計說明書本設計書設計的是一套砂輪模具用以大批量生產，構造上為內為基體外為工作層的平行砂輪。500 件。一套模具至少可以正常生產十萬件而不工消滅較大的尺寸誤差。作量任計工算作1.5天2.5天設計內 容11、布置設計任務書； 2、生疏設計步驟； 3、確定構造方案；選擇設備材料；寸；設備力量校驗計算；計繪圖劃書 考 核使用操作方法說

3、明。1繪制草圖；3天 2繪制總圖；3繪制零件圖。說明書應使用統一格式的 16 開紙書寫或2 天B5 紙打印，并附有封皮，裝訂成冊。1 天 面試考核萬隆，陳石林，劉小磐主編超硬材料與工具北京 化 學 工參業出版社出版考2.呂智鄭超莫時雄章兼植合超硬材料工具設計與制造資冶金工業出版社出版料3.張紹和編金剛石與金剛石工具中南大學出版社出版4.劉鴻文編簡明材料力學高等訓練出版社出版指導教師簽字基層教學單位主任簽字說明：此表一式四份，學生、指導教師、基層教學單位、系部各一份。202211 月 5 日名目一、原始數據及資料三、設計設備的簡圖四、設計計算六、參考文獻設計說明書CAD 畫圖工具的應用、材料力學

4、學問、機械設計與制造技術以及有關超硬材料的知 識，尤其是金剛石砂輪的相關學問。本次課程設計是培育學對課本所學學問的理解和應用，培育了自己獨立分析問題、解決問題的力量。一、 原始數據及資料選用碳素工具鋼作為模套、定位套、下壓板以及上壓板的材料。許用應力=3000Kg/cm2 ，波桑系數=0.3。層，內為基體的構造，外徑為150mm22mm，凹10mm，20mm。結合劑選用金屬基結合劑鐵基結合劑為0.80.8=0.8，側壓系數=0.382500Kg/cm2 。二、設計分析1、模具由模套、上壓環、上定位套，下壓環和下定位制方法確定。各個零件的作用如下：、模套：是模具的外套，是關鍵零件，直接影響砂輪的

5、壓制質量。其厚度受材料自身強度的限制，依據不同材料的許用應力，通過強度計算或閱歷推算確定。壁太厚鋪張材料，又不便搬運。模套高度依據砂輪高度和粉末松裝密度等因素確定。其厚度或許為模框平均直徑的1/10。材料選用耐熱合金鋼或球墨鑄鐵。本試驗承受碳素工具鋼。上壓環：是本次平行砂輪設計中的壓制零件，直接承受和傳遞壓力，要求有高的抗壓強度、硬度，和適當的韌性傳遞壓力至壓腔，供給結合劑壓制成型所需的高壓強。壓制腔體，其定位螺絲對機體起定位作用，要求有高的耐磨性。下壓環底部支撐模具，是壓制粉末的底部，承受一局部壓力。上、下定位套：起固定基體，確定砂輪工作層的厚度。2模具構造的設計模具構造要依據砂輪的用途和外

6、形以及不同的基體和生產工藝方法來進展設計，其區分于一般磨料磨具的是：所得產品為金剛石砂輪，系超硬工具；結合劑承受的是金屬基，即鐵粉，不同與一般的陶瓷基砂輪。因此模具構造和壓制操作過程相對簡單。而且750-850 攝氏度，因此對材料的耐熱和耐磨性都有嚴格的要求，下面說一下模具零件的設 計：A、 模套設計：模是其壁厚至少大于平均直徑的格外之一。因此，按壁厚圓筒的應力計算方法，依據所選材料的許用應力、泊桑比和彈性模量以及砂輪的外徑，即可求得模框的外徑尺寸。模套外徑尺寸確實定:模具在壓制過程中，對粉末胚體施加垂直壓力，粉末壓縮沿著圓周向外膨脹，把壓力傳遞給模框內壁，這叫“側影響，側壓力總是小于施加的垂

7、直壓力。而側壓力對模框形成徑向應力和切向應力，徑向應力是壓應力，越接近壁厚內徑壓應力越大；切向應力是拉應力，越接近壁厚內徑外表，其值越大。具體計算過程見下。模套高度確實定:模套高度H由裝粉高度h0h1 兩局部h0 與粉末的松裝密度有關，松裝密度越小，裝粉高度越高。提高粉末的松裝密度可以降低模框的高度，不但節約材料，還可以削減密度梯度，有利操作。 h0 2.5 3.5 倍,3 倍。本模具所壓砂輪工作層厚度為 6mm，所以 h0=18mm,依據需求 h1 取44mm，所以H=h0+h1=18+44=62mm模套材質的選擇:,由于具有適宜的淬透性，經適宜的金屬熱處理后，顯微組織為均勻的索氏體、貝氏體

8、或極細的珠光體，因而具有較高的抗拉強度和屈強比一般在0.85 左右，較高的韌性和疲乏強度，和較低的韌性脆性轉變溫度，可用于制造受變載、中速中載、猛烈磨損的重要零件。B、壓環設計：由于金剛石砂輪的工作層不留有加工余量，因此，壓環的外直徑就是成型砂輪的外徑尺寸，為 150mm,壓環的內徑為砂輪基體的外徑，為 130mm，高度為 26mm，強化環厚度為8mm184mm。C、定位套的設計：定位套主要起固定砂輪基體，限制工作層壓縮高度的作用，其高度依據需求設計為24mm，直徑為130mm，內徑。D、定位螺絲的設計：定位螺絲除了起導向、定心作用外，還用來將上下定位套在這取H=60mmR=20mm,螺帽高度

9、6mm，螺帽直徑為30mm，螺母高度為6mm，螺母外切26mm3mm30mm。三、設計設備的簡圖四、設計計算： 一、 徑向計算150 10 mm，孔20150.陰模和模套的厚度計算：P側= P,=0.38,p=2700kgcm , =0.8。m P 側1 P 側1 1.36,取m=1.4。m組m P 側k P側k =1.26，取m=1.4，k1=0.88。R=mr112.5r 中=92 P預=mm13m1m1 P側 r 中=2Pr 中Em1m1r 中2R=0.16二、 求熱裝所需溫度t r中0.1 r中=133.8所以外模的厚度=R-r218.75134五 設計小結本次課程設計是培育學生用理論學問來解決實際工程問題的一次訓練，加深了學生對課本所學學問的理解和應P187公式 6-22 P58 表 2-36P2026-19P188公式 6-28A P2026-18P193公式 6-49A P1926-13P1946-52P1936-50A用，培育了自己獨立分析問題、解決問題的力量。輪成型模具的設計原理，然后加以實際應用，順當的解決了了生產問題也節約了原理，提高了實際生產的效率。六 參考文獻2022超硬材料與工具.北閆瑞軍. 盲孔砂輪成型模具構造設計的改進. 哈爾濱 2022呂智鄭超莫時雄章兼