精沖模具疲勞壽命數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究.pdf

1、精密沖裁屬于無削加工技術(shù)，可以沖制出表面質(zhì)量好、精度高的精密零件，具有高效、經(jīng)濟(jì)、低能耗等特點(diǎn)，已成為汽車等行業(yè)許多關(guān)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(yīng)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(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。因此需要對精沖模具的失效機(jī)理和疲勞壽命問題進(jìn)行深入細(xì)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(yàn)研究對象

2、，采用國家標(biāo)準(zhǔn)對S790進(jìn)行拉伸試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)，并在試驗(yàn)的基礎(chǔ)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(jìn)行疲勞數(shù)值模擬。
　　 首先論述了疲勞相關(guān)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(diǎn)和宏觀斷口特征，得出精沖模具疲勞破壞屬于高周疲勞，認(rèn)為采用名義應(yīng)力法可以比較好地估算精沖模具的壽命。
　　 其次通過機(jī)加工、熱處理等工藝制備S790的拉伸試樣和疲勞試樣，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)，得

3、到S790的屈服強(qiáng)度為2564MPa，抗拉強(qiáng)度為2955MPa。進(jìn)行疲勞試驗(yàn)時(shí)得到S790對缺口敏感性特別強(qiáng)，需在以后加工制造零件時(shí)注意應(yīng)力集中、劃痕等缺陷。
　　 在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合理論公式，運(yùn)用ANSYS Workbench對簡化后的TJB9 6804系列棘輪模具模型進(jìn)行靜強(qiáng)度分析，在靜載荷下主沖頭強(qiáng)度符合要求。接著對整套模具進(jìn)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(shí)際工況中的沖頭比較接近。