粉末注射成形 材料、性能、设计与应用PDF电子书下载

第1章 粉末注射成形（PIM）简介 1

1．1 金属和陶瓷粉末注射成形概述 1

1．1．1 本书的宗旨 1

1．1．2 PIM概述 1

1．1．3 PIM的发展历程 4

1．1．4 PIM的科研工作 7

1．1．5 PIM的技术划分 8

1．1．6 重要术语 8

1．2 工艺的优越性 9

1．2．1 PIM的显著特点 9

1．2．2 PIM与模压比较 10

1．2．3 PIM与注塑的关系 12

1．2．4 工艺的柔性化程度 12

1．2．5 PIM的适用场合 13

1．3 PIM的主要工序 14

1．3．1 喂料制备 14

1．3．2 注射 16

1．3．3 热加工 19

1．3．4 工程设计需要考虑的方面 23

1．4 PIM与其他净成形工艺的比较 23

1．4．1 加工能力 23

1．4．2 成本因素 28

1．4．3 竞争优势分析 30

参考文献 31

第2章 产品和工艺的概念设计 33

2．1 设计的过程 33

2．1．1 设计的动机 33

2．1．2 提升质量和降低成本的方法 33

2．1．3 利用PIM的优点 36

2．2 PIM产品的初步识别 37

2．3 可选用的材料 40

2．4 产品的性能以及与其他工艺的比较 41

2．4．1 物理、化学和热力学特性方面的比较 41

2．4．2 力学性能的比较 41

2．4．3 热学性能的比较 44

2．4．4 耐腐蚀和耐磨性能的比较 44

2．4．5 电学和磁学性能的比较 45

2．5 几何特性 46

2．6 设计决策的要点 48

参考文献 51

第3章 产品的几何设计 52

3．1 概述 52

3．2 PIM在几何方面的加工能力 54

3．3 形状及几何尺寸的设计要点 56

3．3．1 肋、腹板和壁的厚度 58

3．3．2 孔和芯 61

3．3．3 螺纹和表面特征 65

3．3．4 伸出体和凸台 66

3．3．5 倒扣 68

3．3．6 转角和倒角半径 69

3．3．7 锥度和拔模角 69

3．4 针对PIN工艺进行设计 70

3．5 设计指数的概念 73

参考文献 74

第4章 模具设计与工序能力分析 75

4．1 产品的特征及其组合 75

4．2 尺寸公差与精度 76

4．3 尺寸公差的分配 79

4．4 模具的基础知识 81

4．4．1 模具设计 81

4．4．2 模具的运动 87

4．4．3 模具制造 87

4．5 产品试制及模具 88

4．6 工艺过程的建模 89

参考文献 91

第5章 粉末材料与产品性能 93

5．1 概述 93

5．2 可烧结粉末的化学成分 93

5．2．1 材料的可得性 95

5．2．2 粉末的特性 95

5．2．3 粉末和喂料销售商 96

5．2．4 常用PIM粉末的标准化学成分 96

5．3 材料的选择过程 97

5．4 电学性能 99

5．5 环境属性——生物相容、腐蚀和氧化特性 100

5．6 惯性、密度和弹性特性 103

5．7 磁学性能 105

5．8 力学性能 107

5．8．1 金属材料的拉伸性能 107

5．8．2 陶瓷材料的断裂强度 110

5．8．3 断裂韧度、冲击和疲劳特性 111

5．8．4 高温特性 113

5．9 光学性能 114

5．10 热学性能 116

5．10．1 熔点和比热容 117

5．10．2 热管理性能 117

5．11 磨损特性 118

5．12 供应商之间的差异 119

5．13 典型的微观结构 120

5．14 材料成本的考虑 122

参考文献 123

第6章 PIM产品的后续加工 125

6．1 概述 125

6．2 变形工序 125

6．2．1 冷变形 125

6．2．2 热变形 126

6．3 机加工 128

6．4 热处理 129

6．5 连接 131

6．6 表面处理 132

6．7 检验 133

6．7．1 质量检验 133

6．7．2 定量技术 134

6．7．3 无损检测 135

6．8 总结 135

参考文献 136

第7章 产品开发过程中的成本控制 137

7．1 生产经济性和关键成本因素 137

7．1．1 概述 137

7．1．2 其他竞争性的工艺 139

7．1．3 粉末成本 140

7．1．4 喂料成本 142

7．1．5 模具成本 143

7．1．6 注射成本 145

7．1．7 脱脂成本 146

7．1．8 烧结成本 147

7．1．9 后续加工、检验和包装成本 147

7．2 改变设计以降低工艺成本 147

7．3 模具使用寿命因素 148

7．4 设备成本和折旧 149

7．5 生产订单大小因素 150

7．6 公差要求对成本的影响 152

7．7 成本计算 152

7．8 采购过程 155

7．9 产量与产能 156

参考文献 157

第8章 PIM的应用和市场分析 159

8．1 PIM的应用概述 159

8．2 PIM的市场 160

8．2．1 工业的发展 160

8．2．2 工业的分类 162

8．2．3 市场的分类 163

8．3 应用领域举例 164

8．3．1 航空航天 164

8．3．2 汽车 165

8．3．3 商业机器 167

8．3．4 铸造和熔炼工业 168

8．3．5 计算机 170

8．3．6 切削刀具 171

8．3．7 国防 172

8．3．8 牙科 172

8．3．9 电气和电子零件 173

8．3．10 枪械 174

8．3．11 手动工具 174

8．3．12 五金器具 175

8．3．13 家庭和个人用品 175

8．3．14 工业零件和工具 177

8．3．15 工具仪表和传感器 178

8．3．16 珠宝 179

8．3．17 照明 180

8．3．18 医疗 180

8．3．19 微电子和光电 182

8．3．20 油田和采矿 183

8．3．21 运动器材 184

8．3．22 电信 184

8．3．23 手表 185

8．4 未来可能的应用 186

8．4．1 新兴的材料 186

8．4．2 新兴的应用 187

8．4．3 工业的变化 188

参考文献 188

第9章 PIM相关的新技术 191

9．1 新的工艺 191

9．1．1 生坯的加工和装配 191

9．1．2 两种材料的注射成形 192

9．1．3 气辅和水辅注射成形 194

9．1．4 气动等静压锻造 194

9．1．5 大尺寸结构 195

9．1．6 微注射 197

9．1．7 快速模具的概念 198

9．2 新的材料 199

9．2．1 采用混合粉末的耐磨复合材料 199

9．2．2 高弹性模量的金属陶瓷 200

9．2．3 异质微观结构 201

9．2．4 通过气氛稳定材料的化学成分 201

9．2．5 生物相容材料 202

9．2．6 预成形件熔渗 203

9．2．7 粘结材料 204

9．3 新的产品 204

9．3．1 有芯或中空的结构 204

9．3．2 控制孔隙度的结构 205

9．3．3 各向异性响应的结构 206

9．4 新的应用 207

参考文献 208

第10章 产品实例及其要点分析 210

10．1 概述 210

10．2 实例研究 210

10．2．1 气囊触发零件 210

10．2．2 活体检查仪器 211

10．2．3 钻头夹持器 212

10．2．4 燃烧室盖 212

10．2．5 铸造型芯 213

10．2．6 手机转向节 214

10．2．7 手机振子 214

10．2．8 离心式供给管 215

10．2．9 摺篷汽车的车顶夹子 215

10．2．10 巡航控制传感器安装座 216

10．2．11 硬盘驱动器的磁性锁 216

10．2．12 模块化钻尖 217

10．2．13 立铣刀 217

10．2．14 抽取喷嘴 218

10．2．15 光纤连接器 219

10．2．16 光纤弯曲工具 219

10．2．17 光纤插芯 220

10．2．18 燃油流量调整器 220

10．2．19 燃气轮机叶轮 221

10．2．20 装配了齿轮的轴 221

10．2．21 变速器排挡手柄 222

10，2．22 电子仪器组件上的玻璃和金属间的封装 222

10．2．23 喷射旋转翼 223

10．2．24 陶瓷金卤灯电弧管 223

10．2．25 锁具零件 224

10．2．26 奢侈手表表链 224

10．2．27 弹匣解脱柄 225

10．2．28 金属切削刀片 225

10．2．29 射钉枪挡板 226

10．2．30 针驱动器和末端U形夹 226

10．2．31 光收发器外壳 227

10．2．32 牙科正畸托槽 228

10．2．33 氧传感器 228

10．2．34 纸张打孔冲头 229

10．2．35 泵体 229

10．2．36 后瞄准器基底和滑块 230

10．2．37 步枪扳机护弓 231

10．2．38 转动传感器 231

10．2．39 保险按钮 232

10．2．40 喷淋阀门 232

10．2．41 螺线管阀体 233

10．2．42 喷嘴 234

10．2．43 转向系统的U形夹 234

10．2．44 手术剪刀 235

10．2．45 手术吻合器 236

10．2．46 餐具 236

10．2．47 茶杯 237

10．2．48 牙刷齿轮 238

10．2．49 修剪器刀片 238

10．2．50 涡轮增压器转子 239

10．2．51 可变气阀摇臂 239

10．2．52 酒瓶塞 240

10．2．53 手表座 240

参考文献 241

第11章 PIM工业结构和企业运营 243

11．1 工业的特点 243

11．2 工业结构及其划分 244

11．2．1 工业的成熟 244

11．2．2 四种层次的比较 245

11．2．3 附设生产和用户定制生产 246

11．3 财务方面的比较 246

11．4 地理上的分布 248

11．5 材料上的分布 248

11．6 销售和供应商的基本情况 249

11．7 相对销售业绩 250

11．8 增长预测 250

11．9 PIM企业的常见错误概念 251

11．10 PIM企业的常见问题 253

11．11 PIM企业的最佳实践 254

11．12 PIM企业采用的规范和标准 256

11．12．1 质量标准 256

11．12．2 材料标准 257

11．12．3 产品标准 260

11．12．4 测试标准 261

11．12．5 测试目的 262

11．13 其他有用信息 263

11．13．1 PIM的重要论文 263

11．13．2 PIM的重要专利 265

11．13．3 PIM有关的会议 278

参考文献 279

附录 282

附录A 模具的制造材料与特性 282

附录8 粉末生产、粉末特征以及粉末和喂料的供应商 283

附录C 后续加工与检验 285

附录D 模具的成本计算 288

附录E 零件的成本计算 293

附录F 质量计划框架 298