精沖模具疲勞壽命數(shù)值模擬與試驗研究.pdf

1、精密沖裁屬于無削加工技術，可以沖制出表面質量好、精度高的精密零件，具有高效、經(jīng)濟、低能耗等特點，已成為汽車等行業(yè)許多關鍵零件制造工藝的必然選擇。但是由于精沖過程模具所處環(huán)境惡劣，特別是凸模與凹模的刃口區(qū)域，壓力、摩擦力和熱效應都很大，使得精沖模具產(chǎn)生較大磨損，使用壽命偏低，制約了精沖技術的進一步推廣應用。因此需要對精沖模具的失效機理和疲勞壽命問題進行深入細致的研究。
　　 本文選擇精沖模具材料S790粉末冶金鋼為疲勞試驗研究對象

2、，采用國家標準對S790進行拉伸試驗和疲勞試驗，并在試驗的基礎上，以棘輪零件的精沖模具為有限元分析對象，對簡化后的精沖模具模型進行疲勞數(shù)值模擬。
　　 首先論述了疲勞相關理論，提出疲勞分析的基本原理和步驟，并分析精沖模具破壞特點和宏觀斷口特征，得出精沖模具疲勞破壞屬于高周疲勞，認為采用名義應力法可以比較好地估算精沖模具的壽命。
　　 其次通過機加工、熱處理等工藝制備S790的拉伸試樣和疲勞試樣，進行拉伸試驗和疲勞試驗，得

3、到S790的屈服強度為2564MPa，抗拉強度為2955MPa。進行疲勞試驗時得到S790對缺口敏感性特別強，需在以后加工制造零件時注意應力集中、劃痕等缺陷。
　　 在試驗的基礎上，結合理論公式，運用ANSYS Workbench對簡化后的TJB9 6804系列棘輪模具模型進行靜強度分析，在靜載荷下主沖頭強度符合要求。接著對整套模具進行疲勞分析，模擬得到最小壽命值在主沖頭上，壽命值與可能破壞位置與實際工況中的沖頭比較接近。