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项目教学论文
2018年10月14日
项目教学论文
作者:
王黎航
Cr12加工成如下冲模模具零件的加工工艺卡
浙江科技学院
专业班级：
车辆工程111
学号：
1110150009
目录
封面------------------------------------------------1
目录------------------------------------------------2
摘要------------------------------------------------3
1、问题的重述---------------------------------3
2、制作工艺卡前的认识---------------------3
3、加工----------------------------------------4-7
4、加工工艺卡-------------------------------8-9
5、附录-----------------------------------------10
摘要对于制作加工工艺卡，本文通过对相关知识的认识、对问题的分析，根据已有的知识制作出合格的工艺卡。
此文包括对Cr12加工成如下冲模模具零件的每一过程进行说明，制作出实用的加工工艺卡。
一、问题的重述
Cr12加工成如图一冲模模具零件，下料→锻造→退火→机加工→淬火→回火→磨削。
请完成整个工艺过程，做出加工工艺卡。
二、制作工艺卡前的认识
1.冲压模具在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。
冲压--是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。
冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。
冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。
模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力
2.Cr12是应用广泛的冷作模具钢，具有高强度、较好的淬透性和良好的耐磨性，但冲击韧性差。
主要用作承受冲击负荷较小，要求高耐磨的冷冲模及冲头、冷切剪刀、钻套、量规、拉丝模、压印模、搓丝板、拉延模和螺纹滚模等。
Cr12含有极高量（质量分数）的C2.00%-2.30%和Cr11.00%-13.00%属于高碳高铬莱氏体钢,也是应用广泛的冷作模具钢.该钢具有较好的淬透性、耐磨性、热加工性.碳化物在钢中分布较好,但当碳化物不均匀时，变形量多向性且不规则，它的组织不良是其主要缺点。
不均匀的碳化物很难用热处理方法改善，除非改用粉末冶金法制造。
Cr12模具钢抗冲击韧度差，导热性和高温塑性也差，热加工时要注意加热和锻造工艺。
可用于制造形状复杂、工作条件繁重下的各种冷作模具，如冷冲模冲头、螺纹滚模、拉丝模、料模、冶金粉模、木工切削工具、冷切剪刀钻套及量规等工具.在研制中,经过反复探索和试验,制订了合理的冶炼工艺和特殊的锭模及锻造工艺,使材质组织达到均匀一致,另外对标准物质加工,大胆创新,采用双刀切屑新工艺,极大提高了功效,缩短了周期,降低了成本.Cr12模具钢是高碳高铬型冷作模具钢的代表钢号之一。
该模具钢也是国际通用的冷作模具钢之一，但近来逐渐被更优秀的钢种如Cr12MoV、Cr12Mo1V1或基体钢所取代。
该模具钢自前苏联的X12引进，1957年时即已纳入标准（YB-1957）。
国外同类型的钢号有210Cr12（ISO）,日本的SKD1（JIS）,大同特钢的DC1、日立金属的CRD,奥地利百禄公司的K100，瑞典的SVERER3（UHB）等。
3.工艺卡描述整机的工序工序安排，就是以设计文件为依据，按照工艺文件的工艺规程和具体要求，把各种零件安装在指定位置上，构成具有一定功能的完整的产品。
工艺卡片是用来指导工人加工的，一般简易的工艺卡片中需编制简易的工艺流程、工序名称、工装等。
固定产品的工艺卡片比较复杂，每一工步都需编制卡片，卡片中包含本工序加工图，加工刀具，测量量具，设备，定位等。
工艺卡一般为表格形式，图文并茂，文字简介，方便工人使用。
三、加工
Cr12是冲压模的常用材料，冲压模具的加工工艺过程如下:
先下料，根据模具所需材料的大小，用锯床下料，锯床可以是方锯床，也可以是带锯床，还可以是圆盘锯床，都可以，不过带锯床的效率高一点，然后是气锤锻造成型，接着退火，消除锻造的应力，再是刨大平面，铣四侧面，保证其平行度、垂直度；接着锯工划线、打孔、攻丝，铣床或者加工中心加工型腔或者电火花，或者线切割加工型腔；接着淬火、回火或者氮化，然后钳工精修型腔，打磨抛光，钳工组装试模，一套冲压模具的制作过程就完成了。
一、下料
1.下料是指确定制作某个设备或产品所需的材料形状、数量或质量后，从整个或整批材料中取下一定形状、数量或质量的材料的操作过程。
2.在下料前设计好如图一锻件图，设计一定的加工余量。
坯料直径越大，由于轧制时变形小，碳化物偏析越严重，碳化物颗粒也越粗大。
下料前可以进行抛丸处理，钢材表面必须清理干净，去除油污、锈蚀等提高效率。
按设计图样、工艺文件在钢材上以1：
1实样进行划线，划线时应留出适当的切割余量。
对于Cr12模具钢可以在车床上下料，若使用火焰切割气割下料，不过效果不好。
因为浪费大；料的组织变化也较大，不利于热处理，也可以使用等离子割或水切割。
切割时单边放3-4mm余量，中间可以锻打出凹坑，以节省材料，不用太深，算出锻件重量，根据原材料规格计算长度，原材料规格，首先计算下墩粗比，高度/长度，一般要小于2.5为好，再大了会失稳，也就是中间向一边歪。
太小了也不好，太小，锻造完成后，中心位置可能没有被压实，内部组织达不到最优。
（注释化学成份：
（%）
碳C：
2.00-2.30
硅Si：
≤0.40
锰Mn：
≤0.40
硫S：
≤0.030
磷P：
≤0.030
铬Cr：
11.50～13.00
镍Ni：
允许残余含量≤0.25
铜Cu：
允许残余含量≤0.30
钴Co：
≤1.00）
二、锻造
1.温度控制毛胚料加热
（1）先预热到500-600℃保温。
（2）加热到750-850℃保温
（3）再加热到1000-1150℃开始锻造
2.锻造方法
（1）毛胚料出炉后要立即锻打，开始锻打要轻打，温度降到900-1000℃时开始重打，温度低于900℃时又要轻打，如果温度低于850℃还要进行二次锻打是，必须将锻件再加热到1000-1500℃重新分三步锻打
（2）拔长毛胚料是，应该不断翻转，使得毛胚料受力均匀，如发现有裂纹时应该切去或抹去裂纹，重新锻打。
（3）镦粗时，要轻打，多打，每次下压量不要太大
（4）冲孔时，要分两次单面冲，先一面留2-4mm余量，然后调面再冲余量。
退火时，加热至850～870℃保温4h后，随炉冷至730-740℃，保温4-5h后，随炉冷至500℃出炉空冷。
淬火加热至980℃保温后油淬，随后在180℃回火3h。
其工艺过程
3.冷加工好的锻件应该在沙箱中慢慢冷却，进行等温退火处理。
三、退火
采用加速预冷等温球化退火钢件加热到临界温度20-30度，保温一段时间，保证得到稳定的结构。
待式样均温后，快速放入油中进行冷却，冷却至400度。
在未来得及发生马氏体转变时，迅速放入730摄氏度的箱式电阳炉中，等温30-120分钟后，冷却至室温。
四、机加工
1.粗铣：
先要把工件放正，工件的要加工到的地方已经是画好了线，就要以那条线为基准，用高度尺校正工件与工作台水平一至，然后压紧工件，压紧后在用高度尺来看画的线是否与工作台水平方向一样高，如果水平能达到工件的加工要求就好，然后粗铣（留0.1MM余量）
2.钻孔：
（1）准确划线
钻孔前，首先应熟悉图样要求，加工好工件的基准；一般基准的平面度≤0.04mm，相邻基准的垂直度≤0.04mm。
按钻孔的位置尺寸要求，使用高度尺划出孔位置的十字中心线，要求线条清晰准确；线条越细，精度越高。
由于划线的线条总有一定的宽度，而且划线的一般精度可达到0.25-0.5mm，所以划完线以后要使用游标卡尺或钢板尺进行检验。
（2）、划检验方格或检验圆
划完线并检验合格后，还应划出以孔中心线为对称中心的检验方格或检验圆，作为试钻孔时的检查线，以便钻孔时检查和借正钻孔位置，一般可以划出几个大小不一的检验方格或检验圆，小检验方格或检验圆略大于钻头横刃，大的检验方格或检验圆略大于钻头直径。
（3）、打样冲眼
划出相应的检验方格或检验圆后应认真打样冲眼。
先打一小点，在十字中心线的不同方向仔细观察，样冲眼是否打在十字中心线的交叉点上，最后把样冲眼用力打正打圆打大，以便准确落钻定心。
这是提高钻孔位置精度的重要环节，样冲眼打正了，就可使钻心的位置正确，钻孔一次成功；打偏了，则钻孔也会偏，所以必须借正补救，经检查孔样冲眼的位置准确无误后方可钻孔。
（4）、装夹
擦拭干净机床台面、夹具表表面、工件基准面，将工件夹紧，要求装夹平整、牢靠，便于观察和测量。
应注意工件的装夹方式，以防工件因装夹而变形。
（5）、试钻
钻孔前必须先试钻：
使钻头横刃对准孔中心样冲眼钻出一浅坑，然后目测该浅坑位置是否正确，并要不断纠偏，使浅坑与检验圆同轴。
如果偏离较小，可在起钻的同时用力将工件向偏离的反方向推移，达到逐步校正。
如果偏离过多，可以在偏离的反方向打几个样冲眼或用錾子錾出几条槽，这样做的目的是减少该部位切削阻力，从而在切削过程中使钻头产生偏离，调整钻头中心和孔中心的位置。
试钻切去錾出的槽，再加深浅坑，直至浅坑和检验方格或检验圆重合后，达到修正的目的再将孔钻出。
注意：
无论采用什么方法修正偏离，都必须在锥坑外圆小于钻头直径之前完成。
如果不能完成，在条件允许的情况下，还可以在背面重新划线重复上述操作。
（6）、钻孔
钳工钻孔一般以手动进给操作为主，当试钻达到钻孔位置精度要求后，即可进行钻孔。
受动进给时，进给力量不应使钻头产生弯曲现象，以免孔轴线歪斜。
钻小直径孔或深孔时，要经常退钻排屑，以免切屑阻塞而扭断钻头，一般在钻孔深度打直径的3倍时，一定要退钻排屑。
此后，每钻进一些就应退屑，并注意冷却润滑，钻孔的表面粗糙度值要求很小时，还可以选用3%-5%乳化液、7%硫化乳化液等起润滑作用的冷却润滑液.
3．精铣：
调质，留量3-4mm
五、淬火
1．淬火加热：
当Cr12钢加热到600℃左右时，热应力增至最大，成为影响工件变形的最主要因素；当钢加热到800℃左右时，组织应力又成为影响工件变形甚至开裂的最主要因素。
为了消除这两种应力的影响，须采用下述淬火加热工艺：
工件300℃以下装炉，随炉升温至600-650℃保温0.5-2h，再加热至800-850℃保温0.5-2h，然后升至950-980℃保温0.5-2h。
保温时间视工件有效尺寸而定。
2．淬火冷却：
Cr是Cr12钢中的主要合金元素，在淬火加热时，由于大量Cr的碳化物溶入奥氏体中，增大了含Cr量，大大提高了其淬透性。
实践证实，在正常淬火条件下，截面为200×300mm的模具均可在油中淬透，尺寸在20mm以下的小零件甚至在空气中冷却就可以淬硬。
因此，对于有效尺寸在20mm以下的Cr12工件采用空淬，在静止空气中冷却至40-50℃（用手接触感觉热但不发烫）立刻入炉回火；有效尺寸大于20mm的工件采用油淬：
工件出炉后在空气中预冷至840-850℃（工件呈桔红色稍发白）淬入油中，同时用压缩空气搅拌淬火油，当油冷至150-180℃（工件出油后冒白烟但不着火）时出油，再空冷至40-50℃立刻入炉回火。
Ac1以上的预冷淬火有助于降低淬火热应力，接近Ms点时空冷可以降低马氏体转变时的组织应力，从而将工件的淬火变形、开裂倾向降至最小。
六、回火
根据Cr12模具钢回火方程HRC=64-1/80*T（T<=50）和硬度要求确定回火温度。
回炉将工件放在静空气中冷却至室温，再按原工艺补充回炉一次，可以大幅度降低组织能力，防止工件在使用过程中由于应力集中而发生开裂。
可降低脆性，减少或消除内应力，稳定工件尺寸。
七、磨削
用精加工的方式对模具进行磨削光整。
以磨削力——磨削时砂轮与工件间发生切削作用和摩擦作用，在砂轮和工件上分别，作用着大、小相等方向相反的力，这种相互作用的力称为磨削力磨削热——磨削时产生的热量较车削，铣削大，热量转入砂轮，磨悄或被切削液带走，然而砂轮是热的不良导体，因此几乎80%的热量转入工件和磨屑，磨削区域的瞬间高温可烧伤工件的表层，并使磨屑时特别注意对工件的冷却。
切削液—过去又称冷却液，主要用来降低度磨削热和减小庞大磨削过程中的摩擦。
切削液的主要作用是：
冷却，润滑，清洗，防锈在切削过程中，把切削液直接浇注在砂轮和工件接触的地方，以达到切削液的作用保证零件加工的质量。
对成型部分以外的表面在磨床进行磨削，使表面达到Ra1.6.此外，对成型突起部分表面进行人工抛光，是粗糙度为Ra0.8。
四、加工工艺卡
（厂名）
加工工艺卡
产品型号
产品名称
弯曲凹模
材料牌号
材料技术要求
坯料尺寸
每个坯料可制零件数
材料利用率
Cr12钢
130mm*130mm*50mm
1
工序号
工序名称
工序内容
车间
设备
工艺装备
工时
备注
1
下料
选取一块约为130mm约为50mm的Cr12长方体不锈钢型材
备料车间
锯
锯床
2
锻造
将零件加工余量，上下、左右、前后各加工2-3mm
机加工
锻锤
3
去应力退火
加热750℃-800℃，保证塔炉冷《=207HBS
热处理车间
热处理炉
退火炉
4
夹装
以两底面为基准面，用三爪卡盘夹装零件
机加工
车床
5
粗车
以两底面为基准面，车长方四角，使四角4-R10
机加工
车床
车刀
6
铣削
铣四面留余量0.5，铣端面保证一个基准垂直
机加工
铣床
铣刀
7
钻孔
以右端面及和孔下定位，钻孔3
机加工
钻床
高速钢铁
8
车削
分别以左端面为基准，半料精车右端面、外圆柱面，精车右端面、外圆柱面
机加工
车床
车刀
9
车削
分别以右端面为基准，半料精车左端面、外圆柱面，精车左端面、外圆柱面
机加工
车床
车刀
10
精铰
以右端面为基准，精铰孔
机加工
钻床
铰刀
11
淬火
①加热:
将Cr12模具钢工件在30℃以下装炉,随炉升温至600-650℃,保温0.5-2h,再加热至800-850℃,保温0.5-2h,然后升到950-980℃,保温0.5-2h。
②冷却:
采用空淬,在静空气中冷却至40-50℃,用手接触感觉热单不烫,立即入炉回火。
热处理车间
热处理料
淬火炉
12
回火
根据Cr12模具钢回火方程HRC=64-1/80*T（T<=50）和硬度要求确定回火温度
热处理车间
热处理料
回火炉
13
磨削
对成型部分以外的表面在磨床进行磨削，使表面达到Ra1.6.此外，对成型突起部分表面进行人工抛光，是粗糙度为Ra0.8。
机加工
磨床
砂轮
14
刻字划线
在端面上刻字划线
15
检测
按零件图检测入库
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
绘制日期
审核日期
会签日期
王
黎
航
6月19日
6月19日
6月22日
五、附录
图一、冲压凹模
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