PIM产品结构设计之伸出体、凸台、转角等设计

点击量: 发布时间:2017-03-14 作者:状迈(上海)增材制造技术有限公司
PIM另一个优点就是可以在结构上增加新的特征,主需要简单修改模具,这与机加工不同,机加工是一个去处材料的过程,会产生废料。一些从注塑工艺引来的例子,如用来起对准、加强、连接、分度或支撑作用的伸出体和凸台。凸台的壁厚应该比局部的壁厚略薄,大概是60%~70%。此时PIM的优势就显示出来,因为采用机加工方法在零件上增加凸台会导致相对多的材料浪费,耗费工时和浪费成本。
 
 
伸出体也可以用来装配和定位。典型的伸出体是两件在表面凸起的小圆柱或圆台,起直径和高度比零件的壁厚要小。成形在计算机磁盘驱动器零件上的小圆柱和伸出体。如果伸出体要承受大的应力,就需要采用加强筋支持。
 
 a) 有加强筋的伸出体 b) 有锥度的伸出体 c) 有封闭端部的伸出体
 
一个PIM枪械零件,其伸出体下侧有两个加强筋,要注意的是,上面两个特征都是显示了PIM零件与机加工相比,在零件结构上增加特征具有优势。简而言之,需要通过机加工切除大量材料的情形,是十分适合采用PIM的。
具有两个安装用伸出体的枪械瞄准器的下表面
注:零件由Remington Arms提供
 
倒扣
PIM可以在零件的内部和外部增加倒扣。其中,如果分型线可以位于倒扣上,则可以有利于简化模具制造。
 
 
一个具有外部倒扣的PIM硬质合金喷嘴体
 
两种PIM可以成形倒扣(除此外,有角度和锥角的倒扣也是可以形成的)
 
内部倒扣的制造成本高,不经常采用,一种可行的方法是将一个预成形的塑料嵌件放置在型腔里,恰当定位后,在模具型腔内充填上PIM喂料。这与在塑料嵌件上包覆成形是等效的。此后将塑料嵌件溶解掉,留下一个型腔(例如采用一个水溶性的高分子材料做嵌件)。一个新的工艺就是眼镜框架,首先将一个水溶性塑料做成的镜片嵌件定位在模具中,然后再将型腔充填上。在注射后,塑料嵌件被溶解后,可在PIM零件的生坯上留下倒扣,生坯在此之后需要脱脂烧结。
燕尾槽以及其他一些具有光洁抽滑表面特征也常用PIM成形。此类倒扣比较简单,可以直接在模具表面加工,或者不希望倒扣和分型线在一起时,可以在模具上采用滑动装置。当需要局部支撑时,如果模具可以旋转到合适位置并可以简单复位,也可以采用翼板。在装配体上,翼板被用来定位和保持配合零件之间的连接。图7是一个钛材料的PIM高尔夫球头,上面有一个很大的翼板。使用翼板实现期望的锁紧功能,同时又降低了模具的复杂性。
 
 
PIM钛轻击棒内面具有一个用于装配的翼板
 
转角和倒角半径
粉末颗粒的尺寸决定了最小曲率半径,小于粉末直径10~20倍是不能成形的。并且,喂料通过尖锐的转角时也会引起问题。因此限制尖锐零件边缘有两个原因:1,加工模具内尖转角困难;2,喂料充填这样的转角困难。此外尖角也是应力集中的地方,缩短了模具寿命。
所以零件填充的极限是0.05mm,更可靠的是0.075mm以上。图8是PIM硬质合金钻头刃口的SEM形貌,说明了刃口为自然圆角形状,更加锋利的边缘需要在烧结后磨削加工。
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