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文档介绍
专业课程设计任务书
学生姓名： XXXX 班级：材科 102
设计题目： 活塞销冷挤压模具材料的选择及工艺设计
设计内容：
1、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
2、选材，并分析选材依据
3、制订零件加最高达 2500c以上)、高压(大气压力的40〜 60倍)、高速(12〜20 m/s)、周期性冲击及化学腐蚀。例如一个直径 90 mm 的活塞，大约要承受 3 吨的压力，可见活塞确实是重担在肩。为了减轻重量和
惯性力，活塞一般用铝合金铸造，有些赛车的活塞采用锻造，结实耐用。
冷挤压模具的性能要求
冷挤压模具的机械性能要求
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；
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；
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；
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；
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；
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。
冷挤压模具的技术性能要求
(1)对模具要求高。冷挤压时毛坯在模具中受三向压应力而使变形抗力显著 增大，这使得模具所受的应力远比一般冲压模大，冷挤压钢材时，模具所受的 应力常达 2000MPa-2500MPa
(2)需要大吨位的压力机。由于冷挤压时毛坯的变形抗力大，需用数百吨甚 至几千吨的压力机。
(3)毛坯在挤压前需进行表面处理。
(4)不宜用于高强度材料加工。
典型的冷挤压模具由以下几部分组成：
工作部分如凸模、凹模、顶出杆等；
传力部分如上、下压力垫板；
顶出部分 如顶杆、反拉杆、顶板等；
卸料部分 如卸料板、卸料环、拉杆、弹簧等；
导向部分 如导柱，导套、导板、导筒等；
紧固部分 如上、下模板、凸模固定圈、固定板、压板、模柄、螺钉等。
下图为实心件正挤压
图1典型冷挤压模具
冷挤压模具材料及选用方法
冷挤压时，模具型腔中单位挤压力可高达2000〜2500MPa还要经受着极
高的摩擦阻力和温度变化，因此冷挤压模具的工作条件是十分恶劣的。合理的
选择冷挤压模具的材料比起其他模具显得更为重要。
冷挤压工作零件材料的要求
必须具有高强度和高硬度，这样在挤压中可以避免工作零件本身的塑性
变形、破坏和磨损。
应具有相当高的韧性，可以避免由于冲击、偏心载荷，疲劳应力集中而
引起的折断和开裂破坏。
必须具有较高的耐磨性，使模具具有较高的使用寿命，以保证挤压件的
尺寸精度。
具有足够的耐热性能。在冷挤压中，模具工作零件的局部温度可高达
300℃左右，有时甚至更高，因此要求材料在这样的高温状态下硬度保持不变。
材料必须有良好的加工性能，如在热加工时，锻造性能要好；机加工时
要容易进行切削；热处理时，应有较宽的温度区间，变形和热裂倾向小。 当
然，在大多数情况下，某种模具钢材不可能全部满足上述要求，应该根据具体
的挤压情况来选择最能符合使用条件的材料。
冷挤压工作零件常用材料及选择
(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。
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
采用的高碳高铭钢种。CU2、CU2Mo和CU2MoVt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： W18Cr4阴口 W6Mo5Cr4V2。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
学生姓名： XXXX 班级：材科 102
设计题目： 活塞销冷挤压模具材料的选择及工艺设计
设计内容：
1、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
2、选材，并分析选材依据
3、制订零件加最高达 2500c以上)、高压(大气压力的40〜 60倍)、高速(12〜20 m/s)、周期性冲击及化学腐蚀。例如一个直径 90 mm 的活塞，大约要承受 3 吨的压力，可见活塞确实是重担在肩。为了减轻重量和
惯性力，活塞一般用铝合金铸造，有些赛车的活塞采用锻造，结实耐用。
冷挤压模具的性能要求
冷挤压模具的机械性能要求
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；
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；
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；
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；
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；
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。
冷挤压模具的技术性能要求
(1)对模具要求高。冷挤压时毛坯在模具中受三向压应力而使变形抗力显著 增大，这使得模具所受的应力远比一般冲压模大，冷挤压钢材时，模具所受的 应力常达 2000MPa-2500MPa
(2)需要大吨位的压力机。由于冷挤压时毛坯的变形抗力大，需用数百吨甚 至几千吨的压力机。
(3)毛坯在挤压前需进行表面处理。
(4)不宜用于高强度材料加工。
典型的冷挤压模具由以下几部分组成：
工作部分如凸模、凹模、顶出杆等；
传力部分如上、下压力垫板；
顶出部分 如顶杆、反拉杆、顶板等；
卸料部分 如卸料板、卸料环、拉杆、弹簧等；
导向部分 如导柱，导套、导板、导筒等；
紧固部分 如上、下模板、凸模固定圈、固定板、压板、模柄、螺钉等。
下图为实心件正挤压
图1典型冷挤压模具
冷挤压模具材料及选用方法
冷挤压时，模具型腔中单位挤压力可高达2000〜2500MPa还要经受着极
高的摩擦阻力和温度变化，因此冷挤压模具的工作条件是十分恶劣的。合理的
选择冷挤压模具的材料比起其他模具显得更为重要。
冷挤压工作零件材料的要求
必须具有高强度和高硬度，这样在挤压中可以避免工作零件本身的塑性
变形、破坏和磨损。
应具有相当高的韧性，可以避免由于冲击、偏心载荷，疲劳应力集中而
引起的折断和开裂破坏。
必须具有较高的耐磨性，使模具具有较高的使用寿命，以保证挤压件的
尺寸精度。
具有足够的耐热性能。在冷挤压中，模具工作零件的局部温度可高达
300℃左右，有时甚至更高，因此要求材料在这样的高温状态下硬度保持不变。
材料必须有良好的加工性能，如在热加工时，锻造性能要好；机加工时
要容易进行切削；热处理时，应有较宽的温度区间，变形和热裂倾向小。 当
然，在大多数情况下，某种模具钢材不可能全部满足上述要求，应该根据具体
的挤压情况来选择最能符合使用条件的材料。
冷挤压工作零件常用材料及选择
(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。
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
采用的高碳高铭钢种。CU2、CU2Mo和CU2MoVt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： W18Cr4阴口 W6Mo5Cr4V2。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
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