操纵杆的模具设计及失效分析

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1、南 京 工 程 学 院 毕业设计说明书(论文) 作 者： 学 号： 学院（系、部）： 专 业： 材料成型及控制工程 题 目： 操纵杆的模具设计及失效分析 指导者： 评阅者： 2011 年 6 月 南 京 第 I 页 毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）中中文文摘摘要要 操纵杆的模具设计及失效分析 本文介绍了操纵杆产品成型工艺过程与模具设计，并对其模具可能存在 的是失效情况进行了分析。 在设计其模具具体结构时，参考了大量的冲压模具 设计书籍，查阅了模具结构设计标准。分析了模具结构各工艺参数，重点分析了 垫片的冲压工艺性，并对其进行工艺计算、确定排样图、选择压力机、确定压力 中心、刃口计算分析

2、、并对模具的工作部件及结构零部件等进行了设计。然后对 模具工作过程中可能出现的失效形式进行分析，并针对其可能出现的失效形式来 对模具工作部件的材料进行选择，并选择合理的热处理工艺方案，制定出优化的 加工工艺方案。运用 AutoCAD 软件绘制出模具的总装图及零件图，用 Pro/E 软件 画出模具的三维图。 关键词： 操纵杆；冲凸模；成型工艺；失效分析；热处理 第 II 页 毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）外外文文摘摘要要 Title Joystick Mold Design and Failure Analysis Abstract: This article describes th

3、e joystick molding process and mold design and mold that may exist is its failure was analyzed. Specific structure in the design of the mold, the reference to a large number of stamping die design books, access to the die structure design standards. Analysis of die structure of the process parameter

4、s, analyzes the process of stamping pads, and its process calculation, determine the layout map, select the press, to determine center of pressure, cutting edge computing and analyzing the working parts and molds structural parts and components are designed. Then work on the mold that may arise duri

5、ng the analysis of failure modes, and for its possible failure to form a working part of the mold material selection, and select a reasonable solution heat treatment process, to develop optimal processing program. Using AutoCAD software to draw the mold assembly diagram and parts diagrams, use Pro /

6、 E, three- dimensional graph drawing die. Keywords: Joystick ;Process Analysis; Conflict Model ;Failure Analysis; Heat Teatment 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 III 页 目目 录录 前 言 1 第一章 绪论.2 第二章 工件和工件材料的介绍和分析 .4 2.1 操纵杆零件工艺分析 4 2.2 零件的工艺性分析 5 第第三三章章 操操纵纵杆杆模模具具设设计计工工艺艺分分析析 . .6 6 3.1 多工位级进模概述 6 3.2 单工序模具的概述 7 3.3 模具

7、比较 7 3.4 工艺方案分析 8 3.5 工艺方案的确定 8 第四章 操纵杆冲孔落料级进模的设计和计算 9 4.1 冲压工艺计算 9 4.1.1 冲裁力的计算9 4.2 冲孔落料的有关计算 .10 4.2.1 凸、凹模刃口尺寸的计算 10 4.2.2 凸、凹模的设计 12 4.3 设备的确定 .14 4.3.1 模架的选择.14 4.3.2 压力中心的计算 16 4.3.3 压力机的选择.17 4.4 排样的意义和材料利用率.17 4.4.1 排样的意义 18 4.5 垫板固定板的设计 .19 4.5.1 垫板的设计 19 4.5.2 固定板的设计 19 4.6 卸料装置的设计 .20 4.

8、7 导向装置的设计 .21 4.8 定位装置的设计 .23 4.9 操纵杆冲孔落料级进模的工作原理 .23 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 IV 页 4.10 操纵杆冲孔落料级进模三维图 25 第五章 操纵杆冲凸模的设计与计算 26 5.1 操纵杆冲凸模的设计 .26 5.2 冲凸模上下凸模设计 .26 5.3 冲凸模的垫板固定板的设计 .26 5.4 压力机的选择 .29 5.5 操纵杆冲凸模的工作原理 .29 5.6 冲凸模三维图 .30 第六章 操纵杆弯曲模的设计与分析 32 6.1 操纵杆弯曲模的设计分析 .32 6.1.1 弯曲力的计算 34 6.1.2 凸、凹模工作部分尺寸

9、确定 33 6.2 纵杆弯曲模的工作原理 .34 6.3 操纵杆弯曲模的三维装配图 .35 第七章 模具失效分析 36 7.1 模具失效的基本形式 .36 7.1.1 模具的塑性变形失效.36 7.1.2 模具的磨损失效.36 7.1.3 模具的冷热疲劳失效 37 7.1.4 综合因素影响下的失效 37 7.2 影响模具失效的主要因素 .37 7.2.1 设计对模具失效的影响 37 7.2.2 选材设计的影响 38 7.2.3 尺型设计的影响, .38 7.2.4 热处理对模具失效的影响 38 7.2.5 机械加工对模具失效的形响 38 7.3 本次设计中工作部件失效形式分析.43 第八章 热

10、处理工艺 44 8.1 热处理工艺的特点 .44 8.2 热处理工艺的分类 .44 8.3 整体热处理工艺的手段 .44 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 V 页 8.3.1 正火 44 8.3.2 退火 45 8.3.3 淬火 45 8.3.4 回火 46 8.3.5 调制 46 8.4 冲裁模热处理的注意要点 .46 8.5 工作部件热处理工艺制造.46 8.6 落料冲孔模各部件的热处理工艺.47 8.6.1 工作部件加工工艺路线.49 8.7 冲凸模各部件的热处理工艺 .51 8.7.1 各加工部件的加工路线 52 8.8 弯曲模各部件的热处理工艺.53 8.8.1 各工作部件的加

11、工路线.54 8.9 其他各部件的热处理工艺.54 第九章 结论 62 参考文献 .63 致谢 .64 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 1 页 前 言 我们日常生活中所用的器具几乎均需要用模具来成型实现，模具对人们而言 不再陌生。模具是 “效益放大器 ”,用模具生产的最终产品的价值，往往是模具 本身的几十倍、上百上千倍。 马上将要毕业了，进入了最后的毕业设计，毕业设计是带有研究性质的专题 研究分析、设计报告，是完成教学任务、培养人才的一个重要实践性教学环节。 毕业论文是本科生四年的学习的总结。我们通过毕业设计来测试以及锻炼我们学 到的知识，要我们综合性地运用四年内所学知识去分析、解决一

12、个问题，在导师 的帮助下养成独立思考、独立设计的习惯。使自己原本缺少的实践动手能力、动 笔能力得到锻炼，增强了即将跨入社会去竞争的自信心，以及对本科更加深入的 了解。 本论文是以操纵杆的设计为主，依据模具的基本组成部分，采取基础和设计 技巧相结合，理论与实际相结合，图例与剖析相结合，模具设计与加工工艺相结 合的方式，对操纵杆的三副模具结构设计中的关键之处以及可能出现的问题和处 理方式进行详细的剖析。同时从模具的加工工艺的角度出发，分析并提出便于加 工的模具结构形式使模具设计和加工更加紧密的结合在一起。并对根据的失效形 式进行分析，且同时考虑到模具的热处理工艺性。 本论文在设计时广泛的吸收了国内

13、外的各个领域成熟的经验和最新的参考资 料，并在模具的成型零部件等关键部位采用了国外的优质模具钢，摒弃了国内的 一些老牌号。为了顺应形势发展的需要，在技术上也有一定的创新，使用了计算 机辅助设计来绘图，像 UG、Pro/E、Auto/CAD 等，达到优化设计的目的。 由于毕业设计时间及各种条件的限制，整个毕业设计由个人独立完成所以设 计内容难免有一些遗漏和缺点，殷切希望各位老师和领导予以批评和指正。 第一章 绪论 冲压加工是利用安装在压力机上的模具，对模具的板料施加变形力，使板料 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 2 页 在模具中发生变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。

14、由 于冲压通常在冷态下进行，因此也称为冷冲压。只有当板材厚度超过8 100mm 时，材料用热加工。冲压加工的原材料一般为板料或者带料，故也称为板 材冲压。冲压广泛应用于金属制品各行业中，尤其在汽车，仪表，军工，家用电 器等工业中占有极其重要的地位。 冲压加工有很多优点： 1.冲压件的尺寸精度由模具保证，所以其质量稳定，具有一定的互换性。 2.由于利用模具加工，所以可获得用其他加工方法不能或难以制造的壁薄、 重量轻、刚性好、表面质量高、形状复杂的零件。 3.普通压力机每分钟可生产几十件冲压件，而高速度压力机每分钟可生产几 百甚至上千件，所以他是一种高效率的加工方法。 4.冲压加工一般不需要加热毛

15、坯，也不像切削加工那样需要大量切削金属， 所以既节能又节约金属。 5.冲压零件的质量要靠冲模来保证，所以操作方便，对工人技术等级的要求 不高，便于组织生产。 但是其依然有很多缺点，主要表现在冲压加工时的噪音和振动方面，这些问 题并不完全是冲压工艺及模具本身带来的，而主要是由传统冲压设备的落后造成 的。 我国冲压技术与先进国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论 及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与发达工业国 家尚有相当大地差距，导致我国模具寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与 先进发达国家的模具相比差距相当大。我国现在的冲压技术发展的还是及不平衡 的沿海地区的

16、冲压技术远远优于西北部地区和内陆地区，其中长江三角洲地区发 展尤为迅速。 随着工业产品的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大 型、精密，更新换代速度快递变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大 型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压 模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算 机辅助设计（ CAD） 、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制 造（CAD/CAM）技术转变。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 3 页 本文主要分为两大部分，第一部分为操纵杆模具的结构设计过程，其中主要 包括有零件的设计，工艺方案的选择分析。第二部分主要为模具的失效分析，以 及根据分析可能存在的不利因素和可能产生的失效形式，对模具材料进行科学合 理的选用，并制定出更加优化的热处理工艺与加工路线。