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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]。
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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]。
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。
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。
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。
