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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