PIM产品结构设计之孔、螺纹和表面特征的设计

本文将介绍PIM产品的结构设计中孔、芯、螺纹、表面特征的设计，包含了一般PIM与传统机加工方法的对比，展现PIM工艺的优势。对于做此类PIM结构设计有一定的指导作用。...

本文将介绍PIM产品的结构设计中孔、芯、螺纹、表面特征的设计，包含了一般PIM与传统机加工方法的对比，展现PIM工艺的优势。对于做此类PIM结构设计有一定的指导作用。

一

孔和芯

孔可以分类：

1）圆形和椭圆形的孔。


2）D、V和J形孔。

3）六边形或正方形孔。

4）锥形孔。

5）通孔。

6）不通孔。

图1是PIM零件的各种孔形式，说明了PIM工艺在成形这类特征时的灵活性。为了降低模具成本，最好将孔安排在模具的开模方向。否则模具上就要有成本较高的侧抽芯结构。





通常，直径一般由成形和在模具中放置嵌件的可行性决定，但是直径0.1mm的小孔也已经有通过PIM成形的。大部分孔时长径比较小的短孔，但是也有长径比达到70的特殊情况（比如注射器上的孔长度是直径的70倍）。对于不穿透整个壁厚的不通孔，需要有拔模角和孔底的圆角或倒角。可以避免产生真空，引起顶出困难。

当零件上有多个孔时，孔与孔之间的间隙最好不小于壁厚或孔的直径二者中较大的一个。相交孔也是可以成形的，对于相交孔之间的尺寸比例和形状有一些限制，以确保成形孔所用模具的芯棒的相交部分能够很好地实现密封，如图3图3  PIM成形相交孔（但是其中一个孔最好呈D形，使得相交部分是平面，便于成形。）

PIM的一个新的设计特征就是增加孔或挖去心部以减轻重量，甚至有的孔并不是零件所需要的。图4是一个简单例子，图5为挖去心部的例子。此种情况前提是要满足应力要求。如果采用机加工的话，这些部分还需要另外增加工序来去除，增加成本。但是PIM中挖去心部对模具成本有影响。是否采用挖去心部或增加孔的方法取决于零件所需的功能和强度，此类的选择说明了PIM零件可以实现这些新的设计，增加零件的特征和复杂性。在一些情况下，这些工作可以降低零件的50%的重量，而不牺牲零件的功能，在机加工中，思路正好与此相反。

二

螺纹和表面特征

模具上所包含的所有特征都将会被复制到零件上。包括预期需要的表面特征，如滚花或网格的表面，当然也会包括不希望的特征，如划痕。采用同样方式，外螺纹内螺纹多可以直接在注射时成形。尤其是难以切削加工的材料更是PIM的优势。图11为一个带有外螺纹的PIM零件示意图，为了使模具运动简单，可以采用组合式模具，但是这会在螺纹和分型线相交的地方留下一小片平面。然而粉末颗粒的尺寸限制了成形精度。因此模具只能成形较粗的螺纹。内螺纹也可以通过在零件注射后顶出前，采用将丝锥孔中旋转出来的方式来成形。当螺纹必须要求精密时，最后烧结后通过攻螺纹或车削螺纹的方式。但是前期可以起成形初步特征，再进行机加工，工作量会小很多。

注：零件由Ecrimesa提供来源：《粉末注射成型-材料、性能、设计与应用》 （美）Randall M.German (中)

宋久鹏 著

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