一种碳素钢冲压模具技术领域
本发明具体涉及一种碳素钢冲压模具。
背景技术
钢，是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.11%之间的铁碳合金的统称。钢的化学
成分可以有很大变化，只含碳元素的钢称为碳素钢（碳钢）或普通钢；在实际生产中，钢往往
根据用途的不同含有不同的合金元素，比如：锰、镍、钒等等。人类对钢的应用和研究历史相
当悠久，但是直到19世纪贝氏炼钢法发明之前，钢的制取都是一项高成本低效率的工作。如
今，钢以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一，是建筑业、制造业和
人们日常生活中不可或缺的成分。可以说钢是现代社会的物质基础。中华人民共和国国家
标准GB/T 13304－91《钢分类》描述：“以铁为主要元素、含碳量一般在2%以下，并含有其他
元素的材料。”其中的一般是指除铬钢外的其他钢种，部分铬钢的含碳量允许大于2%。含碳
量大于2%的铁合金是铸铁。其他国际标准如ISO 4948或EN 10020中对钢的定义也与此类
似，美国钢铁学会是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的。其中：①奥氏体型不锈
钢用200和300系列的数字标示，例如，某些较普通的奥氏体不锈钢是以201、 304、 316以及
310为标记。严格地说，钢是含碳量在0.0218%-2.11[1%之间的铁碳合金。我们通常将其与铁
合称为钢铁，为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还
有硅、锰、硫、磷等。其它成分是为了使钢材性能有所区别。以下以字母顺序列出重要的钢
材，因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案，本发明提供一种新型高速钢结构
材料及其制备工艺，本发明一种新型高速钢结构材料的性能与M42钢材相当，可以在模具钢
领域全面取代进口的和国产的M42，工具钢领域全面取代进口M35和国产M42。本发明同时解
决了传统M42钢材需要大量Co元素以及热处理温度区间狭窄的问题，提高锻造和热处理生
产中的成材率，Co元素含量从8%降到3%，即降低成本的同时利于国家对于贵金属资源的保
护。本发明改进了传统M42的碳化物颗粒难以破碎和晶粒号容易粗大的缺陷，也即细化了晶
粒和碳化物。冲床用的冲压模具一般由凸凹模、压卸料板、压卸料功能元件、固定板、垫板、
导柱、模座和垫铁等部分组成，冲压模具的压卸料功能元件通常置于模具里，少量弯曲模具
外挂于下模座外，均为一对一配置，不具备互换功能。目前用的压卸料功能元件都是弹性元
件，如优力胶、橡胶、金属弹簧和氮气弹簧等，其中优力胶、橡胶和金属弹簧的特点在于初始
压力为零，压力大小与压缩量成正比，为了获得使用时的初始压力必须预压弹簧长度5-8％
的压缩量，由于每种弹性元件的压缩量是一定的，如冲压模具中常用的重载荷弹簧SWB(日
本MISUMI公司弹簧编号)类的有效压缩量是弹簧长度的20％，这就意味着SWB弹簧的使用压
缩量大约是其长度的12-15％，因此冲压模具使用的SWB弹簧长度通常大于50毫米；氮气弹
簧是预置压缩氮气的单活塞杆气压缸，其优点在于初始压力较大，但其长度通常大于100毫
米。这些压卸料功能元件置于模具的上下模里，模具需要设计达到一定厚度才能实现，其结
果模具不仅显得笨重，而且浪费大量优质钢材。
因此，现有的碳素钢冲压模具操作复杂、运行不平稳导致加工材料大量浪费和生
产效率低，其冲压板的硬度不够大，导致变形，以及使用的寿命短。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种操作简单、运行稳定和生产效率高的碳素钢
冲压模具，其冲压板硬度大、不易变形和使用寿命长的冲压板。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种碳素钢冲压模具，包括机座和滑动座，所述机座的上方设置有垫板，所述垫板的两
侧设置有固定座，所述固定座内设置有铰接轴和冲压板，所述冲压板与铰接轴相铰接，所述
机座的下端设置有弹簧座，所述弹簧座内设置有弹簧，所述弹簧座的上方设置有推杆，所述
机座的上方设置有立柱，所述立柱上设置有液压器，所述液压器的下端设置有液压杆和冲
压件，所述滑动座位于机座的右侧，所述滑动座上设置有移动件，所述移动件的上方设置有
液压筒，所述液压筒的左侧设置有伸缩杆，所述伸缩杆的末端设置有机械爪。
进一步的，所述冲压板由以下重量份数配比的材料制成，包括生铁200-260份、碳
20-26份、二氧化硅9-17份、碳化钨20-40份、钨铜合金40-50份、镍钛合金15-21份、钛粉10-
16份、锰铁合金30-46份、铝锂合金10-14份、锰硼钢20-30份、铅锡合金30-46份、铂催化剂5-
7份、铜-镍催化剂4-6份、铜-钯催化剂7-9份和盐300-400份。
进一步的，所述垫板两端的中部设置有凹槽，有利于冲压板活动。
进一步的，所述所述冲压板为可拆卸设置，有利于更换不同的冲压板对材料进行
加工。
进一步的，所述推杆的上端设置有托板，有利于推动冲压板。
进一步的，所述冲压件为可拆卸设置，有利于更换冲压件。
进一步的，所述移动件内设置有驱动装置，能够驱动移动件移动和液压筒旋转。
一种冲压板的制备方法，包括以下步骤：
1）取生铁200-260份添加到高温熔炉内加热，使得生铁融化，制得铁水，然后将铁水收
集起来，并冷却制得铁锭，备用；
2）将步骤1）制得的铁锭升温，使得铁锭软化，然后通过锻打机对铁锭进行快速锻打，将
铁锭内的杂质祛除，然后再次投入熔炉内，并添加碳20-26份、二氧化硅9-17份、碳化钨20-
40份、钨铜合金40-50份、镍钛合金15-21份、钛粉10-16份、锰铁合金30-46份、铝锂合金10-
14份、锰硼钢20-30份和铅锡合金30-46份，通过加热将上述合金与铁锭熔化融合，制得合金
熔液，备用；
3）取铂催化剂5-7份、铜-镍催化剂4-6份和铜-钯催化剂7-9份添加到步骤2）制得的合
金熔液内，并将合金内多余的杂质精炼出来，然后将熔融状态的合金熔液浇到模具中，控制
合金锭温度冷却的速度，得到合金锭。
4）将步骤3）制得的合金锭加热至500℃，使其达到疲软状态，然后进行锻打处理，
将合金锭内的杂质再次通过锻打机锻打祛除，备用；
5）将步骤4）中锻打好的合金锭进行锻造塑形，将合金锭锻造成冲压板的坯件，备用；
6）将步骤5）制得的坯件放入盐300-400份内进行盐浴淬火，10小时后取出坯件，备用；
7）通过抛光机对步骤6）制得的坯件的表面进行打磨抛光，使得坯件的表面光滑平整，
即得。
本发明的有益效果是：由于垫板的两端设置有凹槽，能够使得冲压板活动更加方
便，由于设置有弹簧座，能够通过弹簧座上的推杆将冲压好的工件顶起，使得工件脱离冲压
板，由于设置有立柱，能够稳定支撑冲压件，使得冲压器运行平稳，由于设置有滑动座，能够
通过滑动座上的移动件移动位置，液压筒控制伸缩杆上的机械爪将工件抓持，能够将工件
取出或放置，同时，冲压板采用本申请中的材料制成，具有硬度大、不易变形和使用寿命长
的优点。
附图说明
图1为本发明一种碳素钢冲压模具的结构示意图。
具体实施方式
实施例一：
参阅图1所示，一种碳素钢冲压模具，包括机座1和滑动座2，所述机座1的上方设置有垫
板3，所述垫板3的两侧设置有固定座5，所述固定座5内设置有铰接轴6和冲压板7，所述冲压
板7与铰接轴6相铰接，所述机座1的下端设置有弹簧座8，所述弹簧座8内设置有弹簧9，所述
弹簧座8的上方设置有推杆10，所述机座1的上方设置有立柱12，所述立柱12上设置有液压
器13，所述液压器13的下端设置有液压杆14和冲压件15，所述滑动座2位于机座1的右侧，所
述滑动座2上设置有移动件16，所述移动件16的上方设置有液压筒18，所述液压筒18的左侧
设置有伸缩杆19，所述伸缩杆19的末端设置有机械爪20。
所述冲压板7由以下重量份数配比的材料制成，包括生铁260份、碳20份、二氧化硅
9份、碳化钨20份、钨铜合金40份、镍钛合金15份、钛粉10份、锰铁合金30份、铝锂合金10份、
锰硼钢20份、铅锡合金30份、铂催化剂5份、铜-镍催化剂4份、铜-钯催化剂7份和盐300份。
所述垫板3两端的中部设置有凹槽4，有利于冲压板7活动。
所述所述冲压板7为可拆卸设置，有利于更换不同的冲压板7对材料进行加工。
所述推杆10的上端设置有托板11，有利于推动冲压板7。
所述冲压件15为可拆卸设置，有利于更换冲压件15。
所述移动件16内设置有驱动装置17，能够驱动移动件16移动和液压筒18旋转。
一种冲压板的制备方法，包括以下步骤：
1）取生铁260份添加到高温熔炉内加热，使得生铁融化，制得铁水，然后将铁水收集起
来，并冷却制得铁锭，备用；
2）将步骤1）制得的铁锭升温，使得铁锭软化，然后通过锻打机对铁锭进行快速锻打，将
铁锭内的杂质祛除，然后再次投入熔炉内，并添加碳20份、二氧化硅9份、碳化钨20份、钨铜
合金40份、镍钛合金15份、钛粉10份、锰铁合金30份、铝锂合金10份、锰硼钢20份和铅锡合金
30份，通过加热将上述合金与铁锭熔化融合，制得合金熔液，备用；
3）取铂催化剂5份、铜-镍催化剂4份和铜-钯催化剂7份添加到步骤2）制得的合金熔液
内，并将合金内多余的杂质精炼出来，然后将熔融状态的合金熔液浇到模具中，控制合金锭
温度冷却的速度，得到合金锭。
4）将步骤3）制得的合金锭加热至500℃，使其达到疲软状态，然后进行锻打处理，
将合金锭内的杂质再次通过锻打机锻打祛除，备用；
5）将步骤4）中锻打好的合金锭进行锻造塑形，将合金锭锻造成冲压板的坯件，备用；
6）将步骤5）制得的坯件放入盐300份内进行盐浴淬火，10小时后取出坯件，备用；
7）通过抛光机对步骤6）制得的坯件的表面进行打磨抛光，使得坯件的表面光滑平整，
即得。
实施例二：
参阅图1所示，一种碳素钢冲压模具，包括机座1和滑动座2，所述机座1的上方设置有垫
板3，所述垫板3的两侧设置有固定座5，所述固定座5内设置有铰接轴6和冲压板7，所述冲压
板7与铰接轴6相铰接，所述机座1的下端设置有弹簧座8，所述弹簧座8内设置有弹簧9，所述
弹簧座8的上方设置有推杆10，所述机座1的上方设置有立柱12，所述立柱12上设置有液压
器13，所述液压器13的下端设置有液压杆14和冲压件15，所述滑动座2位于机座1的右侧，所
述滑动座2上设置有移动件16，所述移动件16的上方设置有液压筒18，所述液压筒18的左侧
设置有伸缩杆19，所述伸缩杆19的末端设置有机械爪20。
所述冲压板7由以下重量份数配比的材料制成，包括生铁200份、碳26份、二氧化硅
17份、碳化钨40份、钨铜合金50份、镍钛合金21份、钛粉16份、锰铁合金46份、铝锂合金14份、
锰硼钢30份、铅锡合金46份、铂催化剂7份、铜-镍催化剂6份、铜-钯催化剂9份和盐400份。
所述垫板3两端的中部设置有凹槽4，有利于冲压板7活动。
所述所述冲压板7为可拆卸设置，有利于更换不同的冲压板7对材料进行加工。
所述推杆10的上端设置有托板11，有利于推动冲压板7。
所述冲压件15为可拆卸设置，有利于更换冲压件15。
所述移动件16内设置有驱动装置17，能够驱动移动件16移动和液压筒18旋转。
一种冲压板的制备方法，包括以下步骤：
1）取生铁200份添加到高温熔炉内加热，使得生铁融化，制得铁水，然后将铁水收集起
来，并冷却制得铁锭，备用；
2）将步骤1）制得的铁锭升温，使得铁锭软化，然后通过锻打机对铁锭进行快速锻打，将
铁锭内的杂质祛除，然后再次投入熔炉内，并添加碳26份、二氧化硅17份、碳化钨40份、钨铜
合金50份、镍钛合金21份、钛粉16份、锰铁合金46份、铝锂合金14份、锰硼钢30份和铅锡合金
46份，通过加热将上述合金与铁锭熔化融合，制得合金熔液，备用；
3）取铂催化剂7份、铜-镍催化剂6份和铜-钯催化剂9份添加到步骤2）制得的合金熔液
内，并将合金内多余的杂质精炼出来，然后将熔融状态的合金熔液浇到模具中，控制合金锭
温度冷却的速度，得到合金锭。
4）将步骤3）制得的合金锭加热至500℃，使其达到疲软状态，然后进行锻打处理，
将合金锭内的杂质再次通过锻打机锻打祛除，备用；
5）将步骤4）中锻打好的合金锭进行锻造塑形，将合金锭锻造成冲压板的坯件，备用；
6）将步骤5）制得的坯件放入盐400份内进行盐浴淬火，10小时后取出坯件，备用；
7）通过抛光机对步骤6）制得的坯件的表面进行打磨抛光，使得坯件的表面光滑平整，
即得。
实施例三：
参阅图1所示，一种碳素钢冲压模具，包括机座1和滑动座2，所述机座1的上方设置有垫
板3，所述垫板3的两侧设置有固定座5，所述固定座5内设置有铰接轴6和冲压板7，所述冲压
板7与铰接轴6相铰接，所述机座1的下端设置有弹簧座8，所述弹簧座8内设置有弹簧9，所述
弹簧座8的上方设置有推杆10，所述机座1的上方设置有立柱12，所述立柱12上设置有液压
器13，所述液压器13的下端设置有液压杆14和冲压件15，所述滑动座2位于机座1的右侧，所
述滑动座2上设置有移动件16，所述移动件16的上方设置有液压筒18，所述液压筒18的左侧
设置有伸缩杆19，所述伸缩杆19的末端设置有机械爪20。
所述冲压板7由以下重量份数配比的材料制成，包括生铁230份、碳23份、二氧化硅
13份、碳化钨30份、钨铜合金45份、镍钛合金18份、钛粉13份、锰铁合金38份、铝锂合金12份、
锰硼钢25份、铅锡合金38份、铂催化剂6份、铜-镍催化剂5份、铜-钯催化剂8份和盐350份。
所述垫板3两端的中部设置有凹槽4，有利于冲压板7活动。
所述所述冲压板7为可拆卸设置，有利于更换不同的冲压板7对材料进行加工。
所述推杆10的上端设置有托板11，有利于推动冲压板7。
所述冲压件15为可拆卸设置，有利于更换冲压件15。
所述移动件16内设置有驱动装置17，能够驱动移动件16移动和液压筒18旋转。
一种冲压板的制备方法，包括以下步骤：
1）取生铁200-260份添加到高温熔炉内加热，使得生铁融化，制得铁水，然后将铁水收
集起来，并冷却制得铁锭，备用；
2）将步骤1）制得的铁锭升温，使得铁锭软化，然后通过锻打机对铁锭进行快速锻打，将
铁锭内的杂质祛除，然后再次投入熔炉内，并添加碳23份、二氧化硅13份、碳化钨30份、钨铜
合金45份、镍钛合金18份、钛粉13份、锰铁合金38份、铝锂合金12份、锰硼钢25份和铅锡合金
38份，通过加热将上述合金与铁锭熔化融合，制得合金熔液，备用；
3）取铂催化剂6份、铜-镍催化剂5份和铜-钯催化剂8份添加到步骤2）制得的合金熔液
内，并将合金内多余的杂质精炼出来，然后将熔融状态的合金熔液浇到模具中，控制合金锭
温度冷却的速度，得到合金锭。
4）将步骤3）制得的合金锭加热至500℃，使其达到疲软状态，然后进行锻打处理，
将合金锭内的杂质再次通过锻打机锻打祛除，备用；
5）将步骤4）中锻打好的合金锭进行锻造塑形，将合金锭锻造成冲压板的坯件，备用；
6）将步骤5）制得的坯件放入盐350份内进行盐浴淬火，10小时后取出坯件，备用；
7）通过抛光机对步骤6）制得的坯件的表面进行打磨抛光，使得坯件的表面光滑平整，
即得。
实验例：
选取普通的冲压板和特制的冲压板与本发明的冲压板相比较，并根据硬度、变形和使
用寿命作为对比依据，分析三组冲压板的情况，并得出最好的冲压板。
硬度：能够承受较大是应力而出现凹陷；
变形：能够在使用时避免受挤压变形；
使用寿命：能够减少更换次数，且耐久。
以普通的冲压板为对照组一、特制的冲压板为对照组二和本发明的冲压板为对照
组三，具体数据如下表所示：
对比三组材料，得到本发明的冲压板效果最好，与两组对照组相比具有硬度大、不易变
形和使用寿命长的优点。
本发明的有益效果是：由于垫板的两端设置有凹槽，能够使得冲压板活动更加方
便，由于设置有弹簧座，能够通过弹簧座上的推杆将冲压好的工件顶起，使得工件脱离冲压
板，由于设置有立柱，能够稳定支撑冲压件，使得冲压器运行平稳，由于设置有滑动座，能够
通过滑动座上的移动件移动位置，液压筒控制伸缩杆上的机械爪将工件抓持，能够将工件
取出或放置，同时，冲压板采用本申请中的材料制成，具有硬度大、不易变形和使用寿命长
的优点。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何
不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明保护范围为准。