在带台阶的不等高粉末合金压制制品中，如何保证压坯各处区域的密度相等，是一个必须解决的问题。通过压缩比定义可知，当压坯密度相等，混合料密度也相等的情况下，压缩比必然相等。反之，要保证各处区域相等，只要保证各处压缩比相等即可（不考虑装粉密度的差异的情况下），即各台阶装粉的高度为：

Hn=Khn（1）

式中Hn---第n个台阶的装粉高度，cm；

     K---压缩比，由压坯密度d与混合料粉末的装粉密度ro(可     近似为松装密度）求得K=d/ro

    hn---第n台阶的压坯高度，cm.

上述条件是假定在粉末在压缩过程中不发生侧向运动（或直线压缩）的情况下求得的，即台阶区粉末没有进出，质量守恒。

我们可以取不等高压坯的任何一个台阶区，它包含的粉末质量为W，在压缩前

W=HSro（2）

压缩后

W=hsd（3）

这里H为粉末高度，cm；ro为粉末松装密度，g/cm3；S为该台阶截面（台阶截面如果是不等截面，需积分计算该公式），cm2；d为压坯密度，g/cm3。

由于假定在压制过程中粉末不发生侧向运动，台阶区域内质量守恒（气体的排出不影响，可以忽略），则有

HSro=hsd（4）

或H/h=d/ro=k（5）

对于不同的台阶区域，由于要密度相等（即d或K相等），所以各区装粉高度的关系为：

H1/h1=H2/h2=...=Hn/hn=K（5）

即有，                     Hn=Khn=dhn/ro（6）

此公式是模具设计装粉高度、模具高度和冲头高度的基本依据。

对于硬质合金制品，由于混合料较硬，压制成形压力较大，这给复杂零件的成形带来困难，另外由于有增塑加工的可能，故很大较复杂的零件通常先经简单的压制成形再在压坯上改形。最简单的压制零件是无台阶的零件。

 

在粉末冶金零件的成形工艺中，无台阶筒形零件(以下简称为轴套)的压制也许是最基本、最简单的了。当轴套的长壁厚比不大(例如H/T< 3) 时，用单向压制的方法就可满意地成形，如图l所示。

但当轴套的长壁厚比较大(例如H/T>3) 时，为了改善压坯密度的均匀性，则需考虑使用双向压制、双向摩擦压制等方式来进行压制。例如图a 所示的轴套，可以使用阴模和芯棒均自由浮动的压模来成形。图b示出了这种浮动压模的成形原理。成形时下模冲保持不动，上模冲压下行程为x。由于阴模与芯棒向下浮动了距离x/2，所以相对阴模而言，上下模冲分别向压坯压入距离x/2。压坯的最大密度差发生于两端与中部之间，这就大大减少了压坯密度的不均匀程度。

在粉末冶金中，很多零件是带台阶的，根据台阶的数量可以分为简单台阶件和复杂台阶件。前者的台阶数量一般只有一个，或内台阶或外台阶。这种零件可以通过阴模及芯棒（有通孔存在的情况下）的浮动来压制成形，可以说技术难度会比较小。

简单台阶件的压制成形

图1a 所示为一种带挡边的筒形轴承，用于支承双缸洗衣机的波轮轴。虽然该零件带有一个外台阶，但还是属于比较简单之列，可以使用手动反压模来压制成形。图1b 示出了反压模的成形过程。应当注意的是，在成形时需使下模冲得到一定的向上压入的相对运动，以减小压坯两端的密度差。这类零件也可使用正压模压制成形，此处不另赘述。目前手动反压模或手动正压模在生产车间一般已不常使用，只在工艺试验或特殊情况下偶或用之。许多工厂的冲压机床都已改装有顶出式或拉下式脱模机构，使得这类带挡边的筒形零件的压制成形变得更为简单容易了。图2示出了这类零件的顶出式压模的成形原理。

图1

图2

图3a所示的粉末冶金针圈，是内孔带有一个台阶的零件，同样可以使用顶出式压模成形，见图3b。从图3可知，压制内台阶件的关键措施是采用了浮动芯棒。