失效，约占失效总数的。冷镦模具以裂断或非正常磨损局部脱落为主，冷挤压模具以脆断或磨损失效为主，而冷冲模具以磨损失效为主。高工作应力，大波动应力的冷挤压和冷镦模具出现脆性开裂失效的比例明显高于低工作应力的冷冲模具。冷作模具钢工作应力硬度和寿命的关系统计结果表明，对于制品为钢铁材料，冷挤压模具承受的平均工作应力约，使用硬度冷镦模具承受的平均工作应力约,使用硬度冷冲模具承受的平均工作应力，使用硬度。其中以冷挤压模具应力最大，实际上还要承受的随机载荷，模具局部应力要超过上述应力。冷作模具钢工作硬度对寿命的影响是综合作用的结果。图所示为冷挤压用钢冲头挤压钢工作硬度与失效类型使用寿命时统计图。图钢冷挤压冲头硬度与失效类型使用寿命统计图图所示钢硬度与寿命关系说明，寿命曲线存在两个低寿命的硬度区即图中和区，当硬度低于时塑变失效为主或高于时脆断失效为主的低寿命区。对于早期失效的冷作模具应当仔细分析材料因素和其他因素的影响。过载失效过载失效系指材料本身承载能力不足以抵抗工作载荷包括约的随机波动载荷作用引起的失效，包括韧度不足和强度不足两类失效。其中对韧度不足出现的脆断失效应予以重视。材料韧度不足的失效由于此类失效前无宏观征兆和断裂突发性，是冷作模具失效中最危险的事故，以往因此类失效曾出现过人身事故，给生产安全和经济建设造成很大的损失。这种失稳态下的断裂失效在冷挤压和冷镦模具中容易出现，如冲头折断开裂，甚至产生爆裂，其特征是失效产生前无明显塑性变形，宏观断口无剪切唇，且比较平坦，造成模具不可修复的永久失效。产生这种失效与模具材料韧度不足承受过高应力有关。对冷挤压模具实际承载能力分析计算可知，冲头失效前承受工作应变能力是材料断裂消耗能的上千倍，说明了工作时冲头承受高潜在动能和低的断裂抗力。根据能量守恒原理，冲头断裂势能大部分转变为扩展动能，其扩展的极限速度可达。当模具结构存在应力集中，如六方冷镦冲头尾部过渡区时，应力集中系数冷挤压冲头台阶处时，甚至机械加工刀痕磨削粗痕迹等均可成为薄弱环节，产生失稳断裂。高碳高合金的冷作模具钢，使用状态为回火马氏体和二次析出相，含有较多次剩余碳化物，材料硬度高，基体吸收能量松弛应力应变的能力低，次碳化物的不均匀性分布又严重降低材料韧度。因此这类失效断口看不到宏观变形，微观变形的尺寸大致与碳化物间距相当。强度不足失效在冷镦冷挤压冲头中材料抗压弯曲抗力不足，镦头下凹弯曲变形失效。在新产品开发中容易产生此类失效，这与工作载荷过大，模具硬度偏低有关。实际经验表明，黑色金属冷镦冲头硬度冲头硬度时易出现这类失效，同时说明材料强度不足，塑性有余，有韧度潜力可以发挥。解决此类模具早期失效的经验方法是脆断失效减硬度，变形失效增硬度。磨损失效是指模具工作部位与被加工材料之间的摩擦损耗，使工作部位刃口冲头形状和尺寸发生变化引起的失效。它又包括正常磨损失效和非正常磨损失效两类正常磨损失效对表面尺寸要求严格的冷冲压冷冲裁模具的强韧化热处理实践，陈再枝，蓝德年模具钢手册北京冶金工业出版社，邹安全改善钢不均匀性碳化物分布的热处理工艺研究中国机械工钢，具有高的淬透性和淬硬性，马氏体形成温度为，故在淬火后形成了隐针状马氏体残留奥氏体和碳化物。随后回火，虽然马氏体残留奥氏体和碳化物都发生了向稳定碳化物的转变，但由于回火温度过低，使上述转变未全部完成，同时也形成了大量不均匀分布的共晶碳化物，使淬火过程中产生的内应力不能得到完全消除，加上坯料在进行切割加工时破坏了模具内部原来的平衡状态，导致材料表面因受拉应力而产生裂纹。本章小结通过化学成分力学性能和金相组织分析，表明钢材料存在分布不均匀的共晶碳化物，以及淬火后产生的残余应力未能在回火时得到消除，而随后的切割加工又导致材料内部残余应力分布不平衡，最终产生裂纹。在设计钢热处理工艺时，在保证使用寿命的前提下，尽量采用的高温回火，以消除残余应力，或采取锻件等温球化退火淬火等热处理工艺，打碎共晶碳化物以获得弥散均匀分布的细粒碳化物，达到提高材料综合性能的目的。典型冷作模具钢性能与失效关系中容易产生内应力，造成脆性开裂。在淬火冷却过程中冷却过快，引起表里温差过大，内应力集中，当表层已经冷却下来，心部深处仍然处于高温状态，外表面开始收缩，此时变化不是很大当心部深处冷却到定温度，心部收缩增加，引起心部三角裂纹。铸造钢球也出现相同的开裂现象。通过试验分析得出，铸造钢球在凝固到时采用铸造连体轧机加压铸造，可消除铸造热应力，抑制心部深处三角裂纹的形成。另外回火时空冷速度过快，产生热应力，也会引起自然开裂。工艺改进措施改进后的工艺流程方案，轧材毛坯下料或铸造连轧加压毛坯加热锻造进冷床微风或水雾淬火冷却到冷却速度控制在定温度下贝氏体等温转变左右空冷到地坑保温回火注意控制温度和时间埋沙保温冷却抽样检验。改进后的工艺流程方案二，金属模加压铸造进冷床微风或水雾淬火冷却到冷却速度控制在定温度下贝氏体等温转变左右空冷到地坑保温回火注意控制温度和时间埋沙保温冷却抽样检验。检验及使用效果对经上述改进工艺后生产的钢球取样进行组织和力学性能试验。用金相显微镜观察其组织，结果为均匀细化的针状下贝氏体组织，见图所示。将规格为的试样在型冲击试验机上进行冲击试验，其冲击韧度。在型布氏硬度机上测得其硬度为。在高的仿真落球机上进行冲击次数试验，随意抽取个球为组，冲击次数达万次以上，破碎率。图合金贝氏体钢球的金相组织通常选用的冷作模具钢要求有足够的强度包括抗拉抗压和抗弯强度韧度硬度抗磨能力特别是表面抗磨损能力及抗疲劳能力特别是多冲疲劳性能对于大载荷的冷挤压和冷镦锻体成型模具，因剧烈变形产生热量约，要求材料具有更高的抗变形和断裂能力。根据文献整理的部分冷作模具钢典型处理工艺及其力学性能，可以供选择模具材料和制定热处理工艺参考。冷作模具失效问题探讨通过对国内冷镦冷冲冷挤压模具失效情况调查分析，冷作模具主要失效类型是过载失效和磨损冷挤压模具，在保证材料不磨性，模具的尺寸稳定性也较好。图工艺曲线图结论复合热处理显著提高了冷作模具的冲击韧性和抗弯强度，磨擦系数，工作级别时取。齿根弯曲许用应力。大齿轮采用正火，验算小齿轮根部弯曲强度采用号钢调质钢铸铁材料锻件以上铸钢以上。齿面热处理硬度软齿面小齿轮大齿轮。软硬组合齿面小齿轮大齿轮。齿面制造精度开式齿轮均不低于级。设计项目计算及说明主要结果联轴器的选择计算制动力矩和制动器选择制动安全系数动力矩和制动器选择卷筒组的结构设计与卷筒轴计算确定轴径求轴支座反力根据电动机外伸端轴径以及制动轮直径选择号带制动轮联轴器然后按下式验算其可靠性式中联轴器许用最大转矩作用在联轴器上的工作转矩由公式得总总式中制动安全系数选择制动器型号其中制动器额定制动力矩制动轮直径采用定轴滑动轴承带开式打齿轮卷筒组轴轴径齿轮啮合圆周力卷筒自动大齿轮自重钢丝绳拉力号带制动轮联轴器制动器设计项目计算及说明主要结果验算合成应力，危险断面弯曲应力验算卷筒滑动轴套比压由公式得验算合格由起重技术书表得因此电机不会产生过热现象双头螺栓参考文献起重机设计手册机械工业出版社机械工程手册机械出版社起重机设计规范国家标准局起重机设计计算北京科技出版社起重运输机械李铮主编机械零件设计手册国家出版社机原与机零下册国家出版社工程力学下册金属工艺学机械设计基础机械制造技术工程材料与形成工艺起重机械与吊装由公式得剪应力验算其强度轴选用号钢调质轴套采用青铜齿轮上轴套内径长卷筒轴套内径长轴套压力比压力号钢调质设计项目计算及说明主要结果轴承选择与计算确定轴承型号卷筒与齿轮联接剪力销计算根据轴径为选择深沟球轴承型号为系例基本额定动载荷基本额定静载荷则该轴承的额定寿命式中考虑温度影响的基本额定寿命考虑载荷性质影响的载荷寿命轴承所需稳定载荷轴承寿命指数取卷筒轴的转数该轴承合格采用小角头铰制孔螺栓作为剪力销，铰制孔直径剪力销中心圆直径，剪力销数个按材料正火由公式得式中分别为套筒外径及内径套筒式联接销中心圆直径套筒或联接销的数目，许用剪应力型号为设计项目计算及说明主要结果钢丝绳尾在卷筒上的固定及其卷筒压板计算固定方式验算螺栓合成应力电动机发热验算确定稳态负载平均系数验算电机预热钢丝绳尾用压板固定有钢丝绳直径压板孔直径故采用双头螺栓，压板数采用梯形槽压板螺纹内径由公式得式中螺栓拧紧产生剪应力的增大系数固定螺栓数或压板数螺栓螺纹底径垫圈与压板间摩擦系数，取拉应力作用的力臂，文献图螺栓许用拉应力，取钢钢螺栓扣紧力当压板精为梯形槽咒当压板槽为半圆槽钢丝绳最大拉力。固定处钢丝绳拉力选择计算，零部件的结构设计选失效，约占失效总数的。冷镦模具以裂断或非正常磨损局部脱落为主，冷挤压模具以脆断或磨损失效为主，而冷冲模具以磨损失效为主。高工作应力，大波动应力的冷挤压和冷镦模具出现脆性开裂失效的比例明显高于低工作应力的冷冲模具。冷作模具钢工作应力硬度和寿命的关系统计结果表明，对于制品为钢铁材料，冷挤压模具承受的平均工作应力约，使用硬度冷镦模具承受的平均工作应力约,使用硬度冷冲模具承受的平均工作应力，使用硬度。其中以冷挤压模具应力最大，实际上还要承受的随机载荷，模具局部应力要超过上述应力。冷作模具钢工作硬度对寿命的影响是综合作用的结果。图所示为冷挤压用钢冲头挤压钢工作硬度与失效类型使用寿命时统计图。图钢冷挤压冲头硬度与失效类型使用寿命统计图图所示钢硬度与寿命关系说明，寿命曲线存在两个低寿命的硬度区即图中和区，当硬度低于时塑变失效为主或高于时脆断失效为主的低寿命区。对于早期失效的冷作模具应当仔细分析材料因素和其他因素的影响。过载失效过载失效系指材料本身承载能力不足以抵抗工作载荷包括约的随机波动载荷作用引起的失效，包括韧度不足和强度不足两类失效。其中对韧度不足出现的脆断失效应予以重视。材料韧度不足的失效由于此类失效前无宏观征兆和断裂突发性，是冷作模具失效中最危险的事故，以往因此类失效曾出现过人身事故，给生产安全和经济建设造成很大的损失。这种失稳态下的断裂失效在冷挤压和冷镦模具中容易出现，如冲头折断开裂，甚至产生爆裂，其特征是失效产生前无明显塑性变形，宏观断口无剪切唇，且比较平坦，造成模具不可修复的永久失效。产生这种失效与模具材料韧度不足承受过高应力有关。对冷挤压模具实际承载能力分析计算可知，冲头失效前承受工作应变能力是材料断裂消耗能的上千倍，说明了工作时冲头承受高潜在动能和低的断裂抗力。根据能量守恒原理，冲头断裂势能大部分转变为扩展动能，其扩展的极限速度可达。当模具结构存在应力集中，如六方冷镦冲头尾部过渡区时，应力集中系数冷挤压冲头台阶处时，甚至机械加工刀痕磨削粗痕迹等均可成为薄弱环节，产生失稳断裂。高碳高合金的冷作模具钢，使用状态为回火马氏体和二次析出相，含有较多次剩余碳化物，材料硬度高，基体吸收能量松弛应力应变的能力低，次碳化物的不均匀性分布又严重降低材料韧度。因此这类失效断口看不到宏观变形，微观变形的尺寸大致与碳化物间距相当。强度不足失效在冷镦冷挤压冲头中材料抗压弯曲抗力不足，镦头下凹弯曲变形失效。在新产品开发中容易产生此类失效，这与工作载荷过大，模具硬度偏低有关。实际经验表明，黑色金属冷镦冲头硬度冲头硬度时易出现这类失效，同时说明材料强度不足，塑性有余，有韧度潜力可以发挥。解决此类模具早期失效的经验方法是脆断失效减硬度，变形失效增硬度。磨损失效是指模具工作部位与被加工材料之间的摩擦损耗，使工作部位刃口冲头形状和尺寸发生变化引起的失效。它又包括正常磨损失效和非正常磨损失效两类正常磨损失效对表面尺寸要求严格的冷冲压