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1、凹模--课程设计说明书1前言热处理工艺课程设计是学生对热处理工艺的基础知识、原理及方法的综合应用及全面训练,进一步提高学生技能,达到本学科基本要求的重要教学环节。通过课程设计,可以培养学生初步的设计思想、分析问题和解决问题的能力,了解设计的一般方法和步骤;初步培养学生的设计基本技能和对工程技术问题的严肃认真和负责的态度。热处理工艺课程设计可以增强同学对基础知识的理解,通过《金属热处理工艺学》、《固态相变原理》学科的学习,学生掌握了一些常用材料的组织的转变过程及热处理方法,通过课程设计能够让同学们更好地理解材料成分、
2、组织、结构和性能它们相互之间的内在联系;通过本课程设计之后,我们对所学习过的知识有一个系统的、健全的结构把握,能够有效地训练学生的逻辑思维能力,分析问题和解决问题的能力;课程设计有利于学生严谨治学的培养,虽然与工程实际有一定的距离,但它也是我们走向社会前一次重要的锻炼,它要求我们在课程设计中从使用性能、成本要求、加工工艺性能等多方面考虑一个零件的热处理工艺。通过本次课程设计,学生能够正确地对局部与整体的把握,能培养我们对细节注重的能力,同时掌握整体学习、工作以及研究的本领。2零件图分析图1凹模2.1零件形状该零件图
3、是一个凹模的零件图,它由四个孔(分布在模具的四个角上);在靠近中央位置有一个锥型凹槽,此为材料加工成型的重要部分;在型孔上侧位置有一个骨形型孔,在骨形型孔右边有一个小孔。从形状看来,这个凹模是一个相对比较复杂的模具,从而导致在机械加工上也变得相对复杂。2.2零件尺寸该凹模的总体尺寸为165×120×25mm,所以这是一个尺寸较小的凹模,因而其工作时所受的载荷也相对较低。2.3技术要求该凹模的技术要求是在热处理完成之后,使用时的整体硬度为61~63HRC,所以它的使用状态时的硬度很高。综合对该零件的形状、尺寸、技术要
4、求这三方面的分析,这个模具属于一个小型的冷作模具。因为热作模具是在高温下工作的,因此需要具有一定的高温强度与高温硬度,良好的淬透性与冲击韧度,足够的耐热疲劳性能和抗氧化能力。所以其绝大部分使用的最高硬度也不超过60HRC。作为一个小型的冷作凹模,则其工作时主要承受拉压、弯曲、冲击、疲劳、摩擦等多种机械力的作用,其主要时效形式有:过载失效、磨损失效、咬合失效以及多冲疲劳失效等。但是对其作用的载荷都相对比较小。为了满足冷作模具高应力、高耐磨和使用寿命的需要,因此这个小型冷作模具应具备较高的硬度和耐磨性,一定的抗冲击能力
5、,较高的变形抗力,断裂抗力,耐磨损,抗疲劳和不咬合等使用性能。3材料选择通过给出的技术要求(61~63HRC),所以要选择淬透性和淬硬性都比较好的材料作为该凹模的制作材料,经查阅相关资料有很多材料都适合作为冷作模具的材料,如9SiCr、Cr12MoV、9Mn2V、CrWMn等。下面对这四种不同的材料的比较如下:化学成分(质量百分数:%):表1四种材料的化学成分(质量百分数:%)化学成分CSiMnCrWVPS9SiCr0.85~0.951.20~1.600.30~0.600.95~1.25≤0.030≤0.030Cr
6、12MoV1.45~1.70≤0.40≤0.4011.00~12.500.15~0.30≤0.030≤0.0309Mn2V0.85~0.95≤0.401.70~2.000.10~0.25≤0.030≤0.030CrWMn0.90~1.05≤0.400.80~1.100.90~1.201.20~1.60≤0.030≤0.030物理常数(近似值:℃):表2四种材料的物理常数(近似值:℃)临界点Ac1AcmAr1Ar3MsMf9SiCr770870730160-30Cr12MoV83085575078523009Mn2V
7、730760655690125CrWMn750940710260-50淬透性:表3四种材料淬透性和回火硬度的比较材料淬透性能回火硬度9SiCr淬透性较高,能达到60HRC的端淬距离为13mm58~65Cr12MoV淬透性高55~619Mn2V淬透性很高,能达到60HRC的端淬距离为13mm60~62CrWMn淬透性较高,20mm的能全部淬透并达到60HRC55~65综合以上数据,这些材料均能达到该零件的使用性能要求。但是根据实际成本和材料的化学成分来看,9Mn2V在符合要求的同时具有整体优势。因为从热处理特点来看,
8、9Mn2V的化学成分相对简单,且合金元素含量也不高,便于热处理;另外,从上述四种材料的物理参数看来,9Mn2V的临界点相对较低,应用到大批量生产上可以减少一部分能源的使用。此外,对9Mn2V进行回火的时候还可以不用通过介质来进行加热。所以,在均能满足性能要求的前提下,9Mn2V非常符合制作这个凹模。9Mn2V的化学成分和相关物理参数如表.4,表.5所示:表4
