托板冲裁模具材料选择及热处理

托板冲裁模具材料选择及热处理
单位：重庆工业职业技术学院
部门：机械工程学院
设计者：肖科科
指导老师：赵国际
日期：2013.5.10～2013.5.14
冲压件：托板生产批量：大批量材料：08F
T=2mm
一、制件分析：
1、产品形状：由图可知该产品形状简单，精度要求低，只有中心有一个直径为10cm的孔，两端有直径为8的圆弧。

2、尺寸及材料：有零件图可知该零件的尺寸较小属于中小型件，材料为08F，该零件为大批量生产。

二、模具分析：
1：模具结构及工作原理:该模具为复合模具，由于该零件精度要求不高，所以以先落料
后冲孔的加工方法为最终的加工方法。

2：工作原理：先是落料凹模冲出零件的外形然后冲孔凸模冲出中心孔，然后分模有弹簧的弹力把零件推出模具。

三、工况条件分析：
1：工作在荷：由资料得知该模具选择J23-25开式双柱可倾式压力机所以该模具的载荷为轻载荷。

2：模具的失效的形式：由于该模具选用的是冷冲裁模，其主要的失效形式为磨损，但是由于该零件的厚度大于1.5cm所以其失效形式还有崩刃、断裂。

当刃口磨损严重时会使冲切零件产生毛刺，此时磨具就会因模具超差不能使用。

3：模具材料的要求：冷冲裁模模具钢需要有较高的耐磨性，而厚板冲裁模具要求除了较高的耐磨性、抗压屈服点外，为防止磨具崩刃或断裂，还应该具有较高的强韧性，还有较高的强度，硬度。

四、材料分析：
由于该零件的批量为大批量且形状简单，冲裁裁量厚度小于4cm 所以在这里我选用的材料为。

T10A 、 CrWMn 、Cr12 和 Cr12MoV根据《模具材料及表面处理》p37表2—45所得。

其中 T10A 为碳素工具钢，有一定强度和韧性。

但耐磨性不高，淬火容易变形及开裂，淬透性差，只适用于工件形状简单、尺寸小、数量少的冲裁模具。

T10A 碳素工具钢的热处理工艺为： 760~810 ℃水或油淬，
160~180 ℃回火，硬度 59~62HRC 。

CrWMn 是高碳低合金钢种，淬火操作简便，淬透性优于碳素工具钢，变形易控制。

但耐磨性和韧性仍较低，应用于中等批量、工件形状较复杂的冲裁模具。

CrWMn 钢的热处理工艺为：淬火温度 820~840 ℃油冷，回火温度 200 ℃，硬度 60~62HRC 。

9Mn2V 钢的热处理工艺为：淬火温度 780~820 ℃油冷，回火温度 150~200 ℃，空冷，硬度 60~62HRC 。

Cr12 和 Cr12MoV 为高碳高铬钢，耐磨性较高，淬火时变形很小，淬透性好，可用于大批量生产的模具，如硅钢片冲裁模。

但该类钢种存在碳化物不均匀性，易产生碳化物偏析，冲裁时容易出现崩刃或断裂。

其中， Cr12 含碳量较高，碳化物分布不均比 Cr12MoV 严重，脆性更大一些。

Cr12 型钢的热处理工艺选择取决于模具的使用要求，当模具要求比较小的变形和一定韧性时，可采用低温淬火、回火（ Cr12 为
950~980 ℃淬火， 150~200 ℃回火； Cr12MoV 为 1020~1050 ℃淬火， 180~200 ℃回火）。

若要提高模具的使用温度，改善其淬透性和红硬性，可采用高温淬火、回火（ Cr12 为 1000~1100 ℃淬火，480~500 ℃回火； Cr12MoV 为 1110~1140 ℃淬火， 500~520 ℃回火）。

高铬钢在 275~375 ℃区域有回火脆性，应予避免。

综上所述该模具材料选 Cr12MoV
五、制造工艺路线：
用 Cr12MoV刚制作的冷冲裁模具，其设计硬度为58~62HRC，正常使用的模具寿命为每模20万件以上。

1：制造工艺路线:由图可知该零件为一般冷作模具所以其工艺路线为,下料——锻造——球化退火——机械加工成型——淬火与回火——钳修装配。

根据《模具材料及表面处理》P46得。

其中锻造工艺为始锻温度为1000~1100℃，终锻温度为800~850℃锻造方法为墩粗——拔长——墩粗。

2：工艺分析：a 材料选择Cr12MoV刚属于高耐磨微变形冷作磨具钢，其特点是具有较高的淬透性、微变形、高热稳定性、高抗弯曲度、仅次于高速钢，是冷冲模的重要材料。

b 锻造工艺：Cr12MoV钢属于高碳高铬钢，其特点是升温速度慢，锻造温度范围窄。

在锻造方法上，对于Cr12MoV钢这样的高碳高铬钢，一般采用变向锻造法，即多向反复墩粗——拔长——墩粗，而且要严格按照正确的锻造工艺进行，以使材料组织中粗大的条状块状碳化物充分破碎，消除带状物质的存在，以获得均匀的显微组织和力学性能。

C 热处理工艺：Cr12MoV钢导热性差，因而在淬火时需要根据模具的尺寸与复杂程度进行两次以上的预热，以减少模具内外的温差，降低材料的内应力，有效改善碳化物的分布形态，为淬火时组织和性能的最佳配合创造条件，有效的提高模具的使用寿命。

适当提高回火温度，可以减小模具的内应力。

均匀热处理后的显微组织，获得所需的力学性能。

六、热处理：
七、其它零件的选择：
名称材料标准热处理硬度
/HRC
上、下模座Q235 GB9437
垫块45 GB699 43-48
导柱、导套20 GB9437 58-62
定位板45 GB699 43-48
模柄Q235 GB700. 43-48
推杆45 43-48
40-48
弹簧65mn GB/T7648.2-20
08
八、参考文献
1 《模具材料及表面处理》李永志、杜大明主编
2 《冲压工艺及模具——设计与实践》洪奕主编。