冷挤压模具材料的选择及工艺设计(活塞销冷挤压模具).doc

目录 前言 3 1.活塞销冷挤压模具工作条件及性能要求 4 1.1冷挤压模具的工作条件 4 1.2冷挤压模具的性能要求 4 2.冷挤压模具材料的分析 6 2.1冷挤压模具常用材料 6 2.2冷挤压模具材料确定 7 3. 活塞销冷挤压模具的加工工艺路线 8 3.1活塞销冷挤压模具工艺流程 8 3.2 W18Cr4V钢的锻造处理 8 3.3 W18Cr4V钢的热处理工艺及分析 9 4.冷挤压模具在使用过程中可能出现的失效方式以及提高寿命的方法 11 4.1磨损 11 4.2塑性变形 13 4.3疲劳破坏 13 4.4断裂 13 4.5提高冷挤压模具寿命的途径 14 5.心得体会 16 6.参考文献 17 专业课程设计任务书 学生姓名： 班级： 设计题目：冷挤压模具材料的选择及工艺设计（活塞销冷挤压模具） 设计内容： 根据零件工作原理，服役条件，提出机械性能要求和技术要求。 选材，并分析选材依据。 制订零件加工工艺路线，分析各热加工工序的作用。 制订热处理工艺卡，画出热处理工艺曲线，对各种热处理工艺进行分析，并分析所得到的组织，说明组织及性能的检测方法与使用的仪器设备。 分析热处理过程中可能产生的缺陷及补救措施。 分析零件在使用过程中可能出现的失效方式及修复措施。前言 活塞销用来连接活塞和连杆，并将活塞承受的力传给连杆或相反。是内燃机中一个重要的基础零件。活塞销在高温条件下承受很大的周期性冲击负荷（比压一般在3000~5000MPa），且由于活塞销在销孔内摆动角度不大，难以形成润滑油膜，因此润滑条件较差。为此活塞销必须有足够的刚度、强度和耐磨性，质量尽可能小，销与销孔应该有适当的配合间隙和良好的表面质量。在一般情况下，活塞销的刚度尤为重要，如果活塞销发生弯曲变形，可能使活塞销座损坏。所以活塞销制造不仅要正确选择零件材料，还要正确选择加工方法。从实际情况看，原有的车外圆再钻孔的加工方法已远远不能满足其性能要求，为此，拟采用冷挤压生产。 1.活塞销冷挤压模具工作条件及性能要求 1.1冷挤压模具的工作条件 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。 1.2冷挤压模具的性能要求 (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。 下图为实心件正挤压模的图。 冷挤压活塞销上凸模 2.冷挤压模具材料的分析 2.1冷挤压模具常用材料 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。 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