冷挤压单层凹模的选材
冷作模具材料选用
表 1-59 冷镦模具的材料选用举例及工作硬度
模具类型及零件 名称
工作条件
推荐选用的材料牌号
中、小批量生产
大量生产
（＜10 万件）
（＞20 万件）
工作硬度 HRC
开口模整体
轻载荷、小尺寸
T10A、MnSi
T10A、MnSi
表面 59～62，心部 40～50
（四）拉深模具材料的选用 拉深模具主要用于板材的冷拉深成行，在冷拉深时，冲击力很小，主要要求模具具有 高的强度和耐磨性，在工作时不发生粘附和划伤，具有一定韧性及较好的切削加工性能， 并要求热处理时模具变形小。 模具材料的选用与被拉深材料的类别、厚度及变形率有关，如属轻载拉深模具，则可 选用 T8A、9Mn2V、CrWMn 等碳素工具钢或低合金工具钢；如属重载拉深模，则应选用强度 较高的 Cr12MoV、Cr12 等高合金模具钢或钢结硬质合金等制造模具；用于小批量生产的拉 深模具可选用较低级的材料如表面淬火钢及铸铁等，当拉深件生产批量很大时，则要求拉 深模具有很高的磨损寿命，应对模具进行渗氮、渗硼、镀硬铬、渗钒，对中碳合金钢模具 进行渗碳等表面处理。 拉深模具的材料和硬度的选择可参考表 1-61。 三、冷作模具材料的选用示例 图 1-19 是电动机定子冲片冲裁摸的装配图。冲片材料为 D42 硅钢板，厚度 0.35mm， 大批量生产。此副模具材料的选用和热处理要求已在装配图明细栏中给出，可作参考。图 1-20、图 1-21、图 1-22 是部分主要零件图。
导正销、定位销
T7、T8
淬火
52～56
垫板
45
淬火
43～48
45 定位板
T8
淬火
43～48 52～56
冷挤压模具选材及热处理
目录第一章装配图 ...................................................................... 错误!未定义书签。
第二章工件的服役条件 .. (2)2.1 概念 (2)2.2 冷挤压模具 ............................................................. 错误!未定义书签。
第三章材料的选取 . (4)3.1 冷挤压模具材料的选取 (4)第四章零件的加工工艺路线 (6)第五章热加工过程及分析 (7)5.1 冷挤压凹模的热处理工艺 (7)5.2 冷挤压凸模的热处理工艺 (8)第六章性能检测方法及分析 (10)6.1 力学性能检测 (10)6.2 成分、组织及微观形貌检验 (10)第七章结论与建议 (14)参考文献 (15)第一章装配图图1-1 带导柱导套实心件正挤压模装配图1—螺杆 2—弹簧垫圈 3—调节螺母 4—拉杆 5—顶杆 6—凸模 7—活动护套第二章工件的服役条件2.1 概念冷挤压是在常温下对金属材料进行塑性变形，其单位挤压力相当大，同时由于金属材料的激烈流动所产生的热效应可使模具工作部分温度高达200℃以上，加上剧烈的磨损和反复作用的载荷，模具的工作条件相当恶劣。
因此冷挤压模具应具有以下特点：(1)模具应有足够的强度和刚度，要在冷热交变应力下正常工作；(2)模具工作部分零件材料应具有高强度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韧性；(3)凸、凹模几何形状应合理，过渡处尽量用较大的光滑圆弧过渡，避免应力集中；(4)模具易损部分更换方便，对不同的挤压零件要有互换性和通用性；(5)为提高模具工作部分强度，凹模一般采用预应力组合凹模，凸模有时也采用组合凸模；(6)模具工作部分零件与上下模板之间一定要设置厚实的淬硬压力垫板，以扩大承压面积，减小上下模板的单位压力，防止压坏上下模板；(7)上下模板采用中碳钢经锻造或直接用钢板制成，应有足够的厚度，以保证模板具有较高的强度和刚度[1]。
冷挤压模具选材及热处理
目录第一章装配图 ...................................................................... 错误!未定义书签。
第二章工件的服役条件 .. (2)2.1 概念 (2)2.2 冷挤压模具 ............................................................. 错误!未定义书签。
第三章材料的选取 . (4)3.1 冷挤压模具材料的选取 (4)第四章零件的加工工艺路线 (6)第五章热加工过程及分析 (7)5.1 冷挤压凹模的热处理工艺 (7)5.2 冷挤压凸模的热处理工艺 (8)第六章性能检测方法及分析 (10)6.1 力学性能检测 (10)6.2 成分、组织及微观形貌检验 (10)第七章结论与建议 (14)参考文献 (15)第一章装配图图1-1 带导柱导套实心件正挤压模装配图1—螺杆 2—弹簧垫圈 3—调节螺母 4—拉杆 5—顶杆 6—凸模 7—活动护套第二章工件的服役条件2.1 概念冷挤压是在常温下对金属材料进行塑性变形，其单位挤压力相当大，同时由于金属材料的激烈流动所产生的热效应可使模具工作部分温度高达200℃以上，加上剧烈的磨损和反复作用的载荷，模具的工作条件相当恶劣。
因此冷挤压模具应具有以下特点：(1)模具应有足够的强度和刚度，要在冷热交变应力下正常工作；(2)模具工作部分零件材料应具有高强度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韧性；(3)凸、凹模几何形状应合理，过渡处尽量用较大的光滑圆弧过渡，避免应力集中；(4)模具易损部分更换方便，对不同的挤压零件要有互换性和通用性；(5)为提高模具工作部分强度，凹模一般采用预应力组合凹模，凸模有时也采用组合凸模；(6)模具工作部分零件与上下模板之间一定要设置厚实的淬硬压力垫板，以扩大承压面积，减小上下模板的单位压力，防止压坏上下模板；(7)上下模板采用中碳钢经锻造或直接用钢板制成，应有足够的厚度，以保证模板具有较高的强度和刚度[1]。
冷冲凹槽模具的材料选用及热处理工艺
金属材料工程课程设计说明书设计题目：冷冲凹槽模具的材料选用及热处理工艺专业材料科学与工程班级材料115学生寸敏敏指导教师陈文革时惠英2014 年秋季学期设计任务冷冲凹槽，如图所示技术要求：硬度HRC58-62，变形允许双面间隙0.02-0.04mm，请选用适合的材料并通过适宜的热处理工艺达到技术要求。
本课题主要根据设计任务书的要求研究冷冲凹槽模具的材料选用及热处理工艺，即为了达到工件所要求的性能，而选用合适的材料，采取正确的热处理工艺。
目前常用的冲压模具钢材有碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。
综合服役条件、性能要求及失效形式选用了Cr4W2MoV高碳中铬钢，含碳量一般为1.2%左右，主要合金元素为铬，钨，钼，钒等，由于铬，钼的适当配比，使钢的过冷奥氏体稳定，获得良好的淬透性和力学性能，钒可以细化奥氏体晶粒，钼还可以有效改善钢的热强性并能够抑制回火脆性的产生。
钼和钒形成碳化物形成的碳化物，对钢的强度和耐磨性也有改善作用。
本文选择了合适的冷冲凹槽模具材料（Cr4W2MoV），并研究其经过高温淬火后三次高温回火的热处理工艺，确定了其预先经过球化退火以降低硬度，改善切削加工性能，为后续淬火做组织上的准备。
最终热处理工艺是淬火温度1020-1040℃（高温淬火），回火温度500-540℃（高温回火），回火三次，每次1-2h，硬度58-62HRC。
并对其进行性能检测，使得其得到设计任务书所要求的性能，并应用于实际中。
一.工役条件及所受载荷、性能要求、失效形式分析 (1)1.1. 工件的服役条件及所受载荷分析 (1)1.2工件的失效形式 (1)1.3.工件的性能要求 (2)二.选材及原因分析 (2)2.1.材料选择 (3)2.2.选材原因分析 (4)三、零件加工工艺路线制定及原因分析 (5)3.1冷冲模具制造的要求 (5)3.2零件生产加工工艺路线制定 (6)3.3.零件加工路线分析 (7)3.3.1下料 (7)3.3.2锻造 (7)3.3.3 球化退火 (8)3.3.4淬火 (8)3.3.5车削 (9)3.3.6高温回火（三次） (9)四.零件热加工过程及分析 (9)4.1热处理工艺确定 (10)4.1.1淬火温度的确定及原因 (10)4.1.2回火温度及时间的确定及原因 (10)4.2工件的热处理工艺曲线 (11)4.3工件热处理过程可能出现的缺陷 (11)五.性能检测方法及分析 (13)5.1冷冲凹槽模主要检测项目 (13)5.1.1在原材料进厂或锻件锻后，需要检测的项目 (13)5.1.2在热处理后，需要检测的项目 (13)5.2力学性能检测 (13)5.2.1硬度检测 (14)5.2.2强度和塑性检测 (14)5.2.3冲击韧性检测 (14)5.2.4疲劳极限检测 (15)5.2.5耐磨性检测 (15)5.3成分、组织及微观形貌检测 (15)六.总结 (16)参考文献 (16)一.工件的服役条件及所受载荷、性能要求、失效形式分析1.1. 工件的服役条件及所受载荷分析冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的生产技术。
冷挤压工艺对材料的要求
挤压技术现在已经有了很大的发展，但是，这种技术在生产上能否稳定、推广应用，模具使用寿命的长短有决定性的影响。
挤压模具材料及热处理，是为适应这一项技术的发展而逐步发展起来的。
目前，模具材料可以在低合金工具钢，高碳高铬合金工具钢，高速钢，硬质合金等较为广泛的范围内选用。
因此，按照冷挤压工艺特性的要求，合理选用模具材料，制定正确的热处理工艺，是保证获得具有较长使用寿命及经济合理性的重要环节。
为了合理选用模具材料，首先应对模具在挤压过程中的工作情况及所要求的性能进行分析。
一、模具在挤压过程中承受的应力1.承受大的挤压力：金属在冷挤压时的变形抗力是很大的，如挤压低碳钢(σb=400(兆帕)反挤压的单位挤压力可达2000～3000(兆帕)，当润滑和表面处理不当时，其单位挤压力甚至高达3000～3500(兆帕)，这个数值已超过了一般模具钢的弹性极限，有可能使模具在挤压过程中产生微量的塑性变形，而使挤压件尺寸精度较差，严重时将发生模具的破损。
2.因偏心负荷而引起的弯曲应力：因毛坯两端不平，毛坯与凹模间隙大，模具加工及装配的同轴度偏差过大等原因，都会引起凸模承受较大的偏心弯曲应力，而导致模具早期折断。
3.连续作用的冲击力：机械式的冷挤压机，实际上是以连续的冲击式施加负荷于模具上。
近年来，虽然广泛采用了液压缓冲装置，但仍不可能完全消除这种冲击负荷。
对于高硬度(HRC≥60)的模具，当存在某些表面和内部缺陷时，会引起应力集中而过早脆裂。
4.模具表面磨损：模腔内的金属在强大外力作用下，产生塑性流动时，会引起模具表面的磨损。
当模具表面存在贫碳、软点、组织不均匀等缺陷时，会加速模具的磨损产生模具表面早期破坏。
5.模具温度升高而加速模具的磨损：由于金属的变形与摩擦原因而产生的热，在连续生产过程中，会使模具的温度逐步上升：可能达到200℃甚至更高，对于一些模具材料，会产生回火作用，而降低模具的性能。
二、冷挤压工艺对模具材料的要求综合前述的冷挤压模具在工作过程中所承受的负荷情况，模具材料应能满足以下几方面的基本要求。
第三节 冷作模具的选材
②崩刃、凸模折断
安装不良、冲裁工艺执行不严或热处理不 当导致这类非正常失效。
性能要求：
①高硬度、高耐磨性。 ②足够的抗弯、抗压强度和适当的韧性。
板料厚度不同，要求不同。薄板以高精 度、高耐磨为主；厚板以高耐磨、高强韧 性为主。 凸凹模要求也有差异，对凹模来说，抗压 强度和韧性比凸模高。
大量生产的冷冲裁模： 选用硬质合金、钢结硬质合金。
（二）冷镦模具的选材
1、工作条件和失效形式 工作条件： ①冲击力大，单位冲击压力可达 2000~2500MPa并且冲击频率高。
②凹模型腔表面和凸模工作表面受强烈的冲击摩擦 作温度可达300℃左右。 ③材料的不均、坯料端面不平、镦机调整精度 不够，冲头还受到弯曲应力。
2、冷冲裁模材料选用
选材考虑的因素： 产品的形状和尺寸 被冲材料特性 工作载荷大小 失效形式 生产批量 模具成本
一般选用概况：
形状简单、载荷轻的冲裁模 : 选用碳素工具钢，如T10A。 形状复杂、尺寸较大、载荷较轻、精度较高： 选用低合金工具钢，如9SiCr、9Mn2V、CrWMn、 Cr6WV等。 大中型模具： 可选用高耐磨、高淬透性、变形小的高碳中铬钢、高 铬钢、高速钢、基体钢和高强韧性低合金冷作模具钢。
2、冷镦模材料选用 选材考虑因素：模具零件受力情况、截面大小、硬化 层要求、批量大小等。 一般选材情况： ①对于轻载小型凹模，硬化层要求不深时可选用 T10A钢；硬化层要求较深时，选用低合金工具钢。 ②对于受载较重、形状复杂的凹模，可选用高铬中 碳钢或高速钢、基体钢制作的嵌镶块嵌入模套内，模套 则采用韧性较好的材料。 ③ 产量超过20万件以上时，可选用钨钴类硬质合 金或钢结硬质合金制成的嵌镶模块。 冷镦凸模的材料： 轻载时，大多采用T10A或低合金工具钢；重载时，采 用与凹模相同的材料制成模块式拼模具。 冷镦模具的选材实例和辅助零件的选材可参考教材 表2~40。
冷挤压模具工作零件常用材料
冷挤压模具工作零件常用材料
1.有色金属材料
有色金属材料是冷挤压模具工作零件中常用的材料，具有良好的导热性和导电性，适用于冷挤压加工高温材料。
常用的有色金属材料有：（1）铜合金：铜合金具有良好的塑性和导热性，耐磨性能好，适合用于制作冷挤压模具的工作零件。
（2）铝合金：铝合金具有较低的密度和良好的导热性，重量轻，适用于制作冷挤压模具的零件。
常用的铝合金有铝铜合金、铝镁合金等。
2.钢材
钢材是冷挤压模具工作零件中最常用的材料，具有较高的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，适用于冷挤压加工不锈钢、碳钢等高强度材料。
常用的钢材有：
（1）工具钢：工具钢具有较高的硬度和耐磨性，适合用于制作冷挤压模具的工作零件。
常用的工具钢有Cr12MoV、Cr12等。
（2）高速钢：高速钢具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，适用于制作冷挤压模具的切削零件。
常用的高速钢有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。
3.硬质合金
硬质合金是一种具有高硬度、耐磨性和耐热性的材料，适用于制作冷挤压模具的工作零件，特别是冷挤压模具的切削零件。
常用的硬质合金有WC-Co、WC-Ni等。
总结起来，冷挤压模具工作零件常用的材料包括有色金属材料、钢材和硬质合金。
根据具体的工件材料、工艺要求和模具结构设计等因素，选择适合的材料可以提高模具的使用寿命和工艺稳定性，保证产品质量。
冷挤压模具的材料
冷挤压模具的材料冷挤压模具是指在低温下使用高压力来加工金属薄板或棒料时，所需使用的专用模具。
其适用于制造各种金属制品如车身、门窗和电器外壳等加工领域。
模具的材料是决定其使用寿命和加工效果的关键因素，因此如何选择合适的材料是至关重要的。
1、使用范围由于冷挤压模具需要在低温下工作，因此其要求具有良好的抗弯曲和抗拉伸能力。
同时还需要有耐磨性和抗高温能力。
适用的材料包括高速钢、硬质合金、特种合金和工具钢等材料。
其中，硬质合金是一种优秀的冷挤压模具材料，其硬度高、抗磨性好、耐腐蚀能力强且易于加工。
2、生产工艺制造冷挤压模具需要经过多道工序，包括原材料选取、锻造、热处理、加工和精加工等。
其中，原材料选取是重中之重，决定了模具的质量和使用寿命。
在锻造工序中，要保证模具的形状和尺寸精度，以及内部的均匀性和致密性。
在热处理工序中，需要对模具进行淬火、回火等处理，以获得所需要的硬度和强度。
3、材料特性不同的冷挤压模具材料具有不同的特性。
高速钢是一种具有耐高温性和磨损耐用性的材料，较适用于各种具有较高温度的场合。
硬质合金因其硬度高、耐磨性好、强度大等特点，被广泛应用于制造高质量的冷挤压模具。
特种合金和工具钢具有丰富的成分和牢固的化学结合，因此可以在严苛和特殊的条件下使用，其使用寿命和性能均较优秀。
4、使用场景冷挤压模具的使用场景主要为金属材料的加工和造型。
其被广泛应用于汽车、电器、电子、机械、钢构等行业领域。
在零部件制造中，模具的材料选择和外观质量对于产品质量有着至关重要的影响。
因此，优秀的冷挤压模具材料可以大大提升零部件加工的效率和质量。
总之，选择合适的冷挤压模具材料对于提升加工效率和零部件质量至关重要。
在制造过程中，需要选材、锻造、热处理和加工等多道工序，以确保模具的性能和质量。
不同的材料具有不同的特性和应用场景，因此需要根据具体需求进行选择。
冷挤压工作零件常用材料
冷挤压工作零件常用材料冷挤压工作零件常用材料1.碳素工具钢碳素工具钢是冷挤压模具钢中价格最低廉的钢种。
T10A是常用的碳素工具钢牌号。
其优点是加工及热处理方便，具有良好的切削和耐磨性能，但缺点是淬透性、强韧性及耐热性能差、热处理变形大、使用寿命低。
因此只能用于尺寸较小、形状简单、负载不大的模具零件，如压力垫板、顶料杆，纯铝、紫铜等软材料挤压凹模。
2.高合金工具钢含铬量为12％的高合金工具钢是冷挤压模具材料中普遍采用的高碳高铬钢种。
Cr12、Cr12Mo 和Cr12MoV是经常使用的牌号。
该类钢热处理变形小，淬透性好，耐磨性较高，韧性优良，适宜制作冷挤压凸模和凹模。
不过这类钢的碳化物偏析较为严重，尤其是大尺寸的材料，在制造模具之前要进行改锻，使碳化物分布均匀（1～3级），否则在使用中严重影响模具使用寿命，因此它比较适宜于作为有预应力圈的内凹模材料。
3.高速工具钢常用高速工具钢的牌号有：W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2等。
该类钢种具有很高的强度、良好的耐磨性和韧性，尤其是高温硬度高、热硬性极好，抗软化变形能力强，是制造凸模的优良材料。
但是高速工具钢的碳化物分布不均匀，这种不均匀性随着钢材截面尺寸的增大而提高，使其力学性能下降。
在模具结构允许的前提下，应尽量选用小尺寸的高速工具钢原始棒料来制造模具零件。
如果原始棒料钢中碳化物分布不均匀，可采用锻造将其破碎，呈细小均匀分布。
4.硬质合金一般用于冷挤压模具工作零件的硬质合金为钨钴系硬质合金，常有牌号有YG15、YG20、YG25，其中数字表示含钴量的百分比。
如YG15表示含钴量15％，其余为钛化钨。
硬质合金具有极高的硬度、良好的红硬性、较小的膨胀系数、足够的强度，并且耐磨、耐高温，是优良的模具材料。
但是硬质合金抗弯、抗拉强度低，所以常用作凹模或凹模镶块材料。
如果用作凸模材料，必须采用韧性好的牌号（含钴量20％以上）。
采用硬质合金作模具工作部分材料，凹模使用寿命可提高数十倍，凸模也可提高数倍，不过硬质合金材料成本较高，其加工成形也较困难。
冷作模具材料的选材(一)
(三)冷挤压模具 1、冷挤压模的工作条件和失效形式 （1）工作条件 1）变形抗力很大； 2）摩擦剧烈，模具温度高； 3）冲头受弯曲应力和拉应力作用。 （2）失效形式 1）正常失效主要形式：擦伤磨损和氧化磨损； 2）早期失效形式：凸模断裂； 3）其他断裂形式：“劈断”式断裂和“脱帽”式断 裂。 • （3）冷挤呀模具性能要求： • 高的强韧性，良好的耐磨性，一定的热疲劳性和足
复习提问
• • • • 1、GM钢 2、ER5钢 3、特殊用途冷模钢 4、DT合金
第三节 冷作模具的选材（一）
• 一、冷作模具的选材原则 • 1、基本原则 • 满足模具使用性能要求，同时兼顾材料的工艺性和 经济性。 • 2、一般原则 • 在确定模具使用性能时，应从模具结构、工作条件、 制品形状和尺寸，加工精度、生产批量等方面加以 综合考虑。一般应注意以下几点： • （ 1 ）形状复杂，尺寸精度要求高的模具应选用低 变形材料。
• 2、冲裁模性能要求 • （1）主要性能要求：高的硬度和耐磨性，足 够的抗压、抗弯强度和适当的韧性。 • （2）被冲板料厚度不同，性能要求有差异 • 薄板冲裁以高耐磨、高精度为主； • 厚板冲裁要求高耐磨和高强韧性。 • （3）凹凸模性能要求有差异 • 对于凹模而言，抗弯强度要求较低，而抗压强 度和韧性要求比凸模高。
• （２）凸模 • １）轻负荷时，选用Ｔ１０Ａ或低合金工具钢； • ２）尺寸较大和重载时，采用和凹模相同的草 制作成模块式镶拼模具。 • ３）切裁工具必须硬而耐磨，并有一定的热硬 性；顶出杆要有好的韧性，同时要耐磨。 • ３、冷镦模具的材料选用实例及工作硬度要求 见表２－４１。
• • • • • • • • • •
• ４、在选用冷作模具时，要重视新模具材料的 应用。新型冷作模具钢在冷冲裁模方面的应用 实例可见课本表２－３９。 • ５、冲裁模辅助零件材料的选用和热处理的硬 度要求见表２－４０。
冷挤压模具材料选择
冷作模具钢与刃具钢相比．有很多共同点。要求模具有高的硬度和耐磨性、高的抗弯强度和足够的韧性，以保证冲压过程的顺利进行、其不同之处在于模具外形及加I工艺复杂．而且摩擦面积大．磨损可能性大．所以修磨起来困难。因此要求具有更高的耐磨化模具工作时承受冲压力大．又由于外形复杂易于产生应力集中，所以要求具有较高的韧性；模具尺寸大、外形复杂．所以要求较高的淬透性、较小的变形及开裂倾向性。总之，冷作模具钢在淬透性、耐磨性与韧性等方面的要求要较刃具钢高一些．而在红硬性方面却要求较低或基本上没要求（由于是冷态成形），所以也相应形成了一些适于做冷作模具用的钢种，例如，发展了高耐磨、微变形冷作模具用钢及高韧性冷作模具用钢等。下面结合有关钢种选用进一步说明。
选用高速钢做冷模具时．应采用低温淬火．以进步韧性。例如 W18Cr4V钢做刃具时常用的淬火温度为1280-1290℃。而做冷作模具时，则应采用1190℃的低温淬火。又如 W6Mo5Cr4V2钢．采用低温淬火后可使寿命大大进步、特别是明显减少了折损率。
〔4)受冲击负荷且刀间单薄的冷作模具。如上所述．前三类冷作模具用钢的使用性能要求均以高耐磨性为主为此均采用高碳过共析钢乃至荣氏体钢。而对有的冷作模具加切边楼、冲裁模等．其对口单薄．使用时又受冲击负荷作用则应以要求高的冲击韧性为主。为了解决这一矛盾．可采取以下措施．①降低合碳量．采用亚共折钢．以避免由于一次及二次碳化物而引起钢的韧性下降；②加进Si．、Cr等合金元素．以进步钢的回火稳定性和回火温度（240一270℃回火）这样有利于充分消除淬火应力使叽进步．而又不致降低硬度；②加进W等形成难熔碳化物的元素以细化晶粒、进步韧性。常用的高韧性冷作模具用钢有6SiCr、4CrW2Si；、5CrW2Si等。
但9Mn2V钢也存在一些缺点如冲击韧性不高，在生产使用中发现有碎裂现象．另外回火稳定性较差，回火温度一般不超过180℃在200℃回火时抗弯强度及韧性开始出现低值。
冷挤压的材料与坯料准备
有色金属一般可不经过磷化等处理，而在表面 清理之后直接进行润滑处理即可（见有关手 册）。
图6.22 皂化处理后的钢坯表面润滑层
冷冲模具设计
反挤压常用图6.20（a）、（b）所示的两种坯料。
图6.20 反挤压碳素钢空心件极限变形程度
2．坯料尺寸的确定
坯料的体积（V0）等于零件的体积加上修边
余量和切削量（需要时）。
不同挤压件的修边余量可参照表6.2和表6.3 选取。
坯料横截面尺寸按下述原则确定： 外径（d0）一般比凹模小0.1～0.2mm，以便放
黄铜消除应力退火的加热温度为250～300℃； lCrl8Ni9Ti不锈钢消除应力退火的加热温度为
750℃。
3．冷挤压坯料的表面处理与润滑
目的是减少模具表面与金属间的摩擦力。
（1）表面处理 碳素钢和合金结构钢通常采用磷化处理；
不锈钢（1Crl8Ni9Ti）采用草酸盐处理； 硬铝采用氧化、磷化、氟硅化处理中的一种。
（2）润滑处理 为了进一步降低摩擦因数，需要对坯料进行润滑
处理。 经磷化处理后的碳素钢和合金结构钢坯料需进行
皂化润滑处理。
图6.22 皂化处理后的钢坯表面润滑层 经皂化处理后，磷化层表面生成不溶解的硬脂酸
锌层。其结构如图6以85%的氯化石 蜡加15%的二硫化钼为润滑剂；
1.2 冷挤压坯料形状和尺寸的确定
1．冷挤压坯料的形状
冷挤压坯料的形状主要是根据挤压件的截面形 状和挤压方式决定。 坯料的横截面轮廓形状应尽量与挤压件轮廓形 状相同，并与挤压模型腔吻合，以便定位。坯 料表面应光滑，不能有裂纹、折叠等缺陷。
常用的冷挤压坯料如图6.20所示。对于正挤压和径向挤压， 这几种坯料都可用，实心坯料用于正挤实心件，空心坯料用 于正挤空心件。
冷挤压凹模技术参数
冷挤压凹模技术参数一、引言冷挤压凹模技术是一种常用于金属加工的成形方法，通过对金属材料进行压制和变形，将其转化为所需的凹模形状。
本文将从凹模的材料选择、设计参数、加工工艺等方面介绍冷挤压凹模技术的相关参数。
二、凹模材料选择凹模材料的选择直接影响冷挤压凹模技术的成形效果和凹模的使用寿命。
常用的凹模材料有工具钢、合金钢、硬质合金等。
根据具体的加工要求和材料特性，选择合适的凹模材料可以保证凹模具有良好的硬度、耐磨性和热稳定性。
三、凹模设计参数1. 凹模结构设计：凹模的结构设计应考虑到成形零件的形状和尺寸要求，通常包括凹模的几何形状、凹模的开口方向、凹模的孔径和深度等参数。
凹模的结构设计应保证成形零件的精度和表面质量，并考虑到加工工艺的可行性。
2. 凹模表面处理：凹模的表面处理对于冷挤压凹模技术的成功应用至关重要。
常见的表面处理方法有电火花、电解抛光、研磨抛光等。
表面处理可以提高凹模的表面质量和耐磨性，减少摩擦阻力，从而提高冷挤压成形的效率和成形质量。
四、加工工艺参数1. 加工压力：冷挤压凹模技术中，加工压力是一个重要的工艺参数。
加工压力的选择应根据材料的性质、凹模的结构和成形零件的要求来确定。
过小的加工压力会导致成形零件的形状不准确，过大的加工压力则可能造成凹模的破损和变形。
2. 加工速度：加工速度是冷挤压凹模技术中另一个重要的工艺参数。
加工速度的选择应综合考虑材料的塑性变形能力和凹模的磨损情况。
过快的加工速度可能导致凹模的过热和磨损加剧，过慢的加工速度则会降低生产效率。
3. 温度控制：冷挤压凹模技术中，温度控制是保证成形质量的关键。
凹模和金属材料的温度应在一定范围内控制，以保证金属材料的塑性变形能力和凹模的表面硬度。
通常采用冷却设备或加热设备来控制凹模和金属材料的温度。
五、凹模加工后处理冷挤压凹模加工完成后，还需要进行一些后处理工艺来提高凹模的表面质量和耐磨性。
常见的后处理工艺有抛光、研磨、电镀等。
模具材料的选择原则
模具材料的选择原则作者：刘卫旗来源：《今日财富》2019年第03期一、冷冲模的材料选择冷沖模常用的材料主要有碳素钢、合金钢、硬质合金和铸铁等。
（一）凸模、凹模、凸凹模的材料选择小型或形状简单的冷冲模的凸模、凹模、凸凹模，当生产批量较小时，常选用碳素工具钢，如T8A、T10A等，经淬火、低温回火，获得高硬度;当生产批量较大时，常选用合金工具钢，如Cr12、CrWM、9SiCr、9Mn2V等，经淬火、低温回火，获得高硬度;当大批量生产时，可采用硬质合金，如YG15、YG20。
大型或形状复杂的冷冲模的凸模、凹模、凸凹模，为减小热处理变形，避免淬火开裂，常选用合金工具钢Cr12MoV。
精密冲裁的冷冲模的凸模、凹模、凸凹模，可选用合金工具钢C12MoV或高速工具钢W18CrV。
（二）模架的材料选择导柱、导套的材料，可选用20钢，经渗碳、淬火、低温回火;或GCr15经淬火、低温回火，获得高硬度。
模柄的材料选用45钢或Q215钢。
上、下模座的材料，可选用HT200-400、ZG45、Q215、Q235或45钢经调质处理。
（三）辅助零件的材料选择固定板、卸料板、推件板、顶板、侧压板、挡块等零件，可选用45钢，经淬火、低温回火。
垫板，当轻载时，选用45钢，经淬火、低温回火;当重载时，选用T7A、9Mn2V、CrWMn、Cr12MoV等，经淬火、低温回火。
顶杆、推杆、拉杆，当轻载时，选用45钢，经淬火、低温回火;当重载时，选用CrWMn，经淬火、低温回火。
二、塑料模的材料选择塑料模常用的材料主要有碳素钢、合金钢，此外，还包括铜合金、铝合金和锌合金。
（一）按加工方式选择塑料模的种类繁多，其成形加工方法各有不同。
一般的塑料模可通过冷挤压成形、超塑性成形、铸造成形、切削加工成形以及通过电加工成形等等，但大多数塑料模都需通过切削加工进行成形。
形状简单的塑料模标准件是量大面广的消耗件，这类标准件多采用冷挤压成形。
因此，冷挤压成形的塑料模材料多选用低碳钢或低碳合金钢。
挤压用材的选择
挤压用材的选择制造机械零件的金属材料很多，但目前能进行冷挤压的金属材料种类是有限的。
除有色金属及其合金外，在50年代能挤压的钢种仅限于低碳钢。
到60年代至70年代，中碳钢、低合金钢、轴承钢等都可在不同程度上用冷挤压方法进行加工。
因此，可以看出，随着冷挤压的不断发展，可以冷挤压的钢种也在逐渐增多。
一、挤压工艺对材料的要求用于冷挤压的金属材料最好能具备如下性质：1.较低的强度，较好的塑性：材料强度低，使挤压时变形抗力小，从而能降低设备吨位，提高模具寿命；且不会在变形中产生裂纹。
影响这二个性能的主要因素是金属材料的性质。
以钢为例，化学成分中影响较大的是含碳量，如图1所示，含碳量增加0.l％，它的强度就要提高600～800（兆帕），收缩率及延伸率相应减小。
其它合金元素对钢强度的影响，其中含硅影响较大，含硅在0.3%以下是可以冷挤的。
含硅过大即便含碳很低，也使钢材变硬变脆，不宜冷挤。
加入其它合金元素，一般使强度提高，而降低了冷挤压性能。
硫磷是有害无利，应尽量减少，一般应在0.04％以下，其它不利的杂质应尽量减少。
普通转炉冶炼的钢，因含气量，含磷、硫量均较高，所以冷挤压性能不及平炉、电炉纯氧顶吹转炉所炼的钢。
沸腾钢偏析较严重，且较硬，冷挤压性能不如镇静钢。
从金相组织看，钢材应进行软化退火处理，而且最好使球光体化，并尽可能均匀分布，成堆的珠光体分布，容易引起裂纹；晶粒大小对材料性能也有一定影响，晶粒过细使挤压力增大，晶粒过大，又会使工件表面粗糙，比较合适的晶粒度是五至八级。
2.要考虑材料的冷作硬化：钢零件在冷挤压中会发生冷作硬化现象。
这种现象随变形程度的增加而增加，不同钢种，冷作硬化的敏感性不一样，冷作硬化敏感性大的材料，挤压时，挤压力会急剧上升。
冷作硬化的敏感性越低，对挤压越有利。
另外随合碳量的增加、冷作硬化的敏感性就增大。
二、挤压用材现状目前国内用于冷挤压的材料品种在不断扩大，据不完全的统计有：1.有色金属：有铝及其合金，铜及其合金，锌及其合金等。
冷挤压单层凹模的选材
a = D/ d0= r/ r0 r ———凹模外半径 r 0 ———凹模内半径
《模具工业》2002. No . 3 总 253
变化幅度很微弱 ,继续增大 i 反而会增加模具费用 , 所以最好不要在该区选择模具材料 。
3 不同强度σs1 下模具可承受的工作内压 p i 的 范围
Interf erence Prediction in the Automatic Ultra son ic EDM Compound Processing of the Moul d Curved Surface
YU Miao (Changchun Unive rsit y , Changchun , J ilin 130022 , China) Abstract : An a ut omat ic p olis hi ng p r oces si ng s ys t e m comp os e d of a r obot a nd a n ul t r as onic EDM comp ound p olis hi ng mac hi ne was p ut f or wa r d . A s t udy was ma de on t he p a r t ial-a r e a i nt e rf e r e nce be t w e e n t he t ool a nd t he w or kpi ece p os si bl y occ ur ri ng i n t he p r oces si ng of t he c ur ve d s urf ace of t he mould . A model f or cont r olli ng t he s urf ace qualit y i n comp ound p r ecision p r ocessi ng was s e t up t h r ough a voi da nce of i nt e rf e r e nce , w hic h was ve rif i e d by e xp e ri me nt . Key words : a ut omat ic p olis hi ng ; ul t r as onic EDM ; moul d c ur ve d s urf ace ; i nt e rf e r e nce a voi da nce
[机械电子]冷挤压材料及挤压前的准备
![[机械电子]冷挤压材料及挤压前的准备](https://img.taocdn.com/s3/m/98e3ce6327284b73f24250ec.png)
求，可转位刀片制成各种断屑槽槽形 。 编辑本段车床保养 装夹校正工件时的注意事项
在装夹工件前，必须先把碳在工件中的 砂泥等 杂质清 除掉免 杂质嵌 进拖板 滑动面 ，加剧 导软磨 损或“ 咬坏” 导轨。 在装夹及校正一些尺寸校大、形状复 杂而装 夹而积 又较小 的工件 时，应 预先在 工件下 面的车 床床面 上安放 一块木 制的床 盖板， 同时用 压板或 活络顶 针
冷挤压材料及挤压前的准备
冷挤压时，坏料成分、形状尺寸和坯料软化、表 面及润滑处理规范的正确选择，将有利于金属的流动， 并对挤压产品的质量及模具使用寿命的提高有极大的 帮助。
冷挤压材料及挤压前的准备
第一节 冷挤压常用材料
一、对冷挤压材料的要求
1、冷挤压材料应具有一定的塑性。 冷挤压时金属处于三向压应 力状态，虽然此时金属的塑性得到提高，但由于附加应力的存在， 在挤压低塑性金属时往往容易产生裂纹，造成产品报废。
钢的棒料分热轧圆棒与冷精拉圆棒。后者外径尺寸较准确。
冷挤压材料及挤压前的准备
3、管料 管料为无缝钢管或热挤铝管、铜管等，可以作为
空心件的正挤压或反抗压坯料使用。某些形状尺寸冷挤压件， 采用管料作为冷挤压坯料比用实心棒料更加经济，同时挤压力 也有较大的降低。
4、板料 当坯料的长径比较小时，或者在挤压有色金属零
冷挤压材料及挤压前的准备
二、坯料制备方法
坯料制备方法有截切下料、冲裁下料、切削下料、锯切下料 等多种方法。
1、棒料或管料的截切下料
在机械压力机上用专用的截切模对棒料或管料进行截切下料 是应用得最为广泛的方法。截切模有全封闭式和半封闭式两种。
冷挤压材料及挤压前的准备
冷挤压材料及挤压前的准备
优点：生产效率高，材料利用率高。 缺点：截断的坯料端面比较粗糙，端面与中心轴线不能保持垂 直，有一定的斜度，尤其是半封闭截切模尤为严重。
常用的冷冲压模具材料
常用的冷冲压模具材料冲压模具工作零件材料的要求冲压模具工作时要承受冲击、振动、摩擦、高压与拉伸、弯扭等负荷,甚至在较高的温度下工作(如冷挤压),工作条件复杂,易发生磨损、疲劳、断裂、变形等现象。
因此,对模具工作零件材料的要求比普通零件高。
由于各类冲压模具的工作条件不同,所以对模具工作零件材料的要求也有所差异。
1、冲裁模材料的要求对于薄板冲裁模具的工作零件用材要求具有高的耐磨性与硬度,而对厚板冲裁模除了要求具有高的耐磨性、抗压屈服点外,为防止模具断裂或崩刃,还应具有高的断裂抗力、较高的抗弯强度与韧性。
2、拉深模材料的要求要求模具工作零件材料具有良好的抗粘附性(抗咬合性)、高的耐磨性与硬度、一定的强韧性以及较好的切削加工性能,而且热处理时变形要小。
3、冷挤压模材料的要求要求模具工作零件有高的强度与硬度、高耐磨性,为避免冲击折断,还要求有一定的韧性。
由于挤压时会产生较大的升温,所以还应具有一定的耐热疲劳性与热硬性11、2、2 冲压模具材料的种类及特性制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。
目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主,常用的模具工作部件材料的种类有:碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。
1、碳素工具钢在模具中应用较多的碳素工具钢为T8A、T10A等,优点为加工性能好,价格便宜。
但淬透性与红硬性差,热处理变形大,承载能力较低。
2、低合金工具钢低合金工具钢就是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素。
与碳素工具钢相比,减少了淬火变形与开裂倾向,提高了钢的淬透性,耐磨性亦较好。
用于制造模具的低合金钢有CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代号CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代号GD)等。
3、高碳高铬工具钢常用的高碳高铬工具钢有Cr12与Cr12MoV、Cr12Mo1V1(代号D2),它们具有较好的淬透性、淬硬性与耐磨性,热处理变形很小,为高耐磨微变形模具钢,承载能力仅次于高速钢。
冷挤压常用原材料种类(精)
心件的正挤压或反挤压坯料使用。 某些形状尺寸冷挤压件，采用管料作为挤压坯料比 用实心棒料更经济，同时挤压力也有较大的下降。
其他金属材料成型技术课程
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
板
材
当毛坯的长径比较小时，或者在挤压有色 金属零件外形为非圆形时，可以采用板料，板
料采用冲床落料。
其他金属材料成型技术课程
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
其他金属材料成型技术课程
冷挤压常用原材料种类
主讲教师：韩文华
包头职业技术学院
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
目
1 1 2
录
常用原材料种类 各种类型原材料介绍
其他金属材料成型技术课程
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
一、原材料的分类
棒材
线材 管 材
板 材
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二、各种类型原材料介绍
线 材
线材主要用于镦挤螺栓之类标准件或汽车、摩托车上
的火花塞壳体等大批量的小型挤压件；一般线材的直
径为Φ3～25mm，个别情况可达Φ35mm；线材表
面进行特殊的表面及润滑处理，用于多工位自动冷镦
机成形，材料利用率高，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ产效率极高。
韩文华其他金属材料成型技术课程冷挤压常用原材料种类其他金属材料成型技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库常用原材料种类一原材料的分类其他金属材料成型技术课程线材职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库其他金属材料成型技术课程线材主要用于镦挤螺栓之类标准件或汽车摩托车上的火花塞壳体等大批量的小型挤压件
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1引言 将机器人技术和超声波振动加工理论结合而
挤压模具设计包括单层 、双层 、三层凹模设计 , 本文将着重介绍单层凹模的设计 。计算中所用主要 符号标注见图 1 。
图 1 单层凹模
2 单层凹模强度计算 根据拉美公式和第三强度理论可得 a , p i ,σs1三
者间的关系式 [2 ]:
46
a=
σs1 σs1 - 2pi
( 1)
式中
p i ———凹模型腔所受压力 (可由单位挤压力 换算得到)
变化幅度不大 , 但有明显变化 , 是进行模具选材的
合理区域 ; 3 区 : i ≥3. 5 ,在该区 a ≤1. 53 , a 随 i 的
5 模具材料的选择 从以上分析可见 , 2 区是模具选材的合理区域 ,
但是要最终决定选择何种材料需要考虑材料的单
价 。具体做法如下 : 假设 1 #材料抗拉强度为 σs1 , 单价为 x 元 /
4 a 随 i 的变化规律 令 i =σs1/ p i ,由 ( 1) 式得 :
a=
i i- 2
( 3)
由 (2) 式得 i 的取值范围为 2 < i < 5. 46 ,由 (3)
式作出 i - a 关系曲线如图 2 。
由 (3) 式计算不同处的值 (见表 1) 。
根据图 2 结合表 1 得出 i - a 曲线可分为三个
《模具工业》2002. No . 3 总 253
45
冷挤压单层凹模的选材
解文辉 , 陈学文 , 张彦敏 , 孙爱学 (洛阳工学院 , 河南洛阳 471039)
摘要 : 模具设计在选材时对于经验依赖性强 , 且具有盲目性 , 不利于实现设计过程的计算机化 。承袭传 统解析法作为凹模设计的理论基础 , 以理论分析为主 , 综合分析影响凹模强度及总直径比的各个因素 , 从而使模具层数预估 、使材料选用以及设计过程更合理 。 关键词 :挤压 ;凹模 ;工作内压 中图分类号 : T G376. 2 文献标识码 :B 文章编号 :1001 - 2168 ( 2002) 03 - 0045 - 03
区 , 1 区 : i < 2. 17 , 即 σs1 < 2. 17 p i , 在该区 a >
3. 57 , 且 a 随 i 的变化幅度很大 , 也就是说模具全
径比增高很快 , 会造成模具材料的极大浪费 , 所以
在该范围选择模具材料是很不经济的做法 ; 2 区 :
2. 17 ≤i < 3. 5 , 在该区 1. 53 < a ≤3. 57 , a 随 i 的
Material Selection f or the Single- La yer Col d Extrusion Die
XI E We n- hui , CH EN Xue- w e n , ZHAN G Ya n- mi n , S un Ai- xue (L uoya n g I ns t i t ut e of Tec h nol ogy , L uoya n g , He ’ na n 471039 , Chi na) Abstract : Whe n s el ect i ng mat e rial f or a di e i n t he di e- desi g ni ng p r oces s , t ec h nicia ns us ually de2 p e nd s t r on gl y on t hei r e xp e ri e nce a nd a r e of bli ndnes s , w hic h does no good t o comp ut e rizat i on of t he die designi ng p r ocess . By t a ki ng t he t raditional a nal ytic me t hod as t he t he or e tical basis f or t he mat ri x desi g n , e ac h f act or t hat aff ect i ng t he mat ri x s t r e ngt h a nd dia me t ric r at i o was com2 p r e he nsi vel y a nal yze d mai nl y by t he or e t ical a nal ysis . The f or ecas t of t he numbe r of t he di e ’ s la ye rs , t he s el ect i on of t he di e mat e rial a nd t he di e desi gni ng p r oces s w e r e ma de mor e r e as on2 able . Key words : e xt r usi on ; mat ri x ; i n ne r w or ki ng p r es s ur e
要使 ( 1) 式有意义 ,必须使 σs1 - 2 p i > 0 ,即
p i < 0. 5σs1
所以不同 σs1 下 p i 的理论取值范围为 :
0. 183σs1 < p i < 0. 5σs1
( 2)
图 2 i - a 关系曲线
由以上分析可见 2. 17 ≤i < 3. 5 是进行单层凹 模设计的合理区域 。由此可得 :
Interf erence Prediction in the Automatic Ultra son ic EDM Compound Processing of the Moul d Curved Surface
YU Miao (Changchun Unive rsit y , Changchun , J ilin 130022 , China) Abstract : An a ut omat ic p olis hi ng p r oces si ng s ys t e m comp os e d of a r obot a nd a n ul t r as onic EDM comp ound p olis hi ng mac hi ne was p ut f or wa r d . A s t udy was ma de on t he p a r t ial-a r e a i nt e rf e r e nce be t w e e n t he t ool a nd t he w or kpi ece p os si bl y occ ur ri ng i n t he p r oces si ng of t he c ur ve d s urf ace of t he mould . A model f or cont r olli ng t he s urf ace qualit y i n comp ound p r ecision p r ocessi ng was s e t up t h r ough a voi da nce of i nt e rf e r e nce , w hic h was ve rif i e d by e xp e ri me nt . Key words : a ut omat ic p olis hi ng ; ul t r as onic EDM ; moul d c ur ve d s urf ace ; i nt e rf e r e nce a voi da nce
有限元技术作为一种新颖有效的数值计算方 法已应用到模具强度研究和优化设计中 , 并充分显
—————————————————————— 作者简介 : 解文辉 (1976 - ) , 男 , 陕西户县人 , 在读硕士研究生 , 从事精密塑性成型挤压工艺及模具优化设计方面的研究 , 地址 : 洛阳市洛阳工学院 189 信箱 ,电话 : (0379) 4244080 收稿日期 :2001 - 07 - 31
mm 3 , 模具总造价为 m 1 , i =σs1/ p i ; 2 #材料抗拉强 度为σs1′, 单价为 y 元/ mm 3 , 模具总造价为 m 2 , i 2 =σs1′/ p i ,由 ( 3) 式得 :
a1 =
i1 i1 - 2
a2 =
i2 i2 - 2
模具体积计算公式为 :
v
=
π 4
(D
由资料 [ 3 ] 知 , 厚壁圆筒的壁厚 t 大于平均半
径的 r = ( r + r 0) / 2 的 1/ 10 ,即
t r
=
2
×r
r
+
r0 r0
>
1 10
可得
2
×aa+源自1 1>1 10
解得 a > 1. 106 ,把 a > 1. 106 代入 ( 1) 式得 :
p i > 0. 183σs1
《模具工业》2002. No . 3 总 253
47
模具制造技术
自动超声电火花复合加工
模具曲面的干涉预报
于淼 (长春大学 , 吉林长春 130022)
摘要 : 提出一种由机器人技术和超声电火花复合抛光机等组成的自动研磨加工系统 , 对在模具曲面加 工过程中出现的工具与工件之间可能产生的局部干涉现象进行了研究 , 通过干涉回避技术建立复合精 加工表面质量的控制模型 ,并在试验中证实了理论的正确性 。 关键词 :自动抛光 ;超声电火花 ;模具凹面 ;干涉回避 中图分类号 : T G580. 692 文献标识码 :B 文章编号 :1001 - 2168 ( 2002) 03 - 0047 - 03
示了它的优越性和广阔的前景 。但是有限元计算结 果的精度在很大程度上取决于力学模型边界条件的 真实性 , 单元形式的优选及专用程序的研制等多方 面因素 [1 ]。所以承袭前述的传统解析法作为凹模设 计的理论基础 ,以理论分析为主 ,综合分析影响凹模 强度及总直径比的各个因素 , 进一步研究各参数之 间的相互关系 ,确定合适的压力范围 ,使模具层数预 估 、材料选用以及设计过程更合理 。