高強(qiáng)鋼沖壓模具的疲勞壽命分析與結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化.pdf

1、隨著汽車的大量普及，由汽車工業(yè)及相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)所帶來(lái)的社會(huì)問(wèn)題成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，汽車企業(yè)紛紛推出節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略，大力研發(fā)低油耗、低排放的產(chǎn)品。高強(qiáng)度鋼以其較高的機(jī)械強(qiáng)度、良好的成形性能和成熟的制造加工工藝，在車身輕量化以及提高車身強(qiáng)度方面實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用，成為目前實(shí)現(xiàn)汽車節(jié)能減排的主要方法，但同時(shí)也給模具的材料選用和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。
　　相比于傳統(tǒng)低強(qiáng)度鋼板，高強(qiáng)鋼在沖壓過(guò)程中需要更高的成形力，沖壓模

2、具長(zhǎng)期處于循環(huán)加載的大載荷和高沖擊力環(huán)境下，很容易發(fā)生磨損、破裂等疲勞破壞失效。為避免疲勞現(xiàn)象的產(chǎn)生，很多模具企業(yè)通過(guò)進(jìn)一步加大安全系數(shù)來(lái)提高模具的疲勞壽命，可結(jié)果往往是增加了生產(chǎn)成本，卻沒(méi)能改善模具的性能。因此，研究高強(qiáng)鋼沖壓模具的疲勞壽命和結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有重要的意義。
　　本文以高強(qiáng)鋼沖壓模具中受力最為惡劣的凸模作為研究對(duì)象，通過(guò)結(jié)構(gòu)受力分析、疲勞壽命估算和結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化三方面對(duì)凸模的疲勞性能和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。由結(jié)構(gòu)受力有限元分

3、析結(jié)果可知，在沖壓過(guò)程中的不同時(shí)刻，凸模的等效應(yīng)力分布并不均勻，大部分集中在圓角和起伏相對(duì)明顯的凹凸特征處，這些部位也是容易發(fā)生疲勞破壞的危險(xiǎn)位置。選擇應(yīng)力最大位置作為疲勞分析對(duì)象，通過(guò)疲勞壽命估算發(fā)現(xiàn)凸模的理論壽命遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)使用壽命，所以凸模的結(jié)構(gòu)存在優(yōu)化空間。再利用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)對(duì)凸模結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲得了更為合理的凸模拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
　　通過(guò)一系列的分析優(yōu)化，重新設(shè)計(jì)的凸模質(zhì)量降幅超過(guò)20％，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析和疲勞壽命估算