精冲模具刃口变形及失效分析

发布时间：2020-09-01 17:45

　　精冲,作为一种具有非常优越冲裁质量的近净成型工艺,在汽车行业应用非常广泛。提升模具寿命是当前精冲行业普遍面临的问题。工业上采取了多种方式试图提升精冲模具寿命,然而与国外模具寿命相比仍有提升的空间。本文以延缓崩刃失效为目的,总结崩刃裂纹萌生的主要原因,揭示刃口服役过程中材料性能、几何形状的演变规律,提供了多个可能延缓崩刃失效的方法。本文以QHZ薄壁落料冲头为例,采用有限元仿真、扫描电镜观察等手段,分析崩刃失效演变规律,找出刃口裂纹萌生的主要原因是塑性变形。刃口在服役时的演变主要表现在材料性能、刃口形状两方面。当模具的刚度大、韧性大、抗疲劳性能更佳、刃口形状更优时,模具的寿命更高。从材料性能的角度,随着冲裁或修模次数增多,会出现晶粒粗化、Σ3共格晶界含量减少、晶粒取向转变、弹性模量降低等现象。并且,在平行于冲裁方向的截面上,材料的性能演变是影响模具寿命的因素之一。本文针对上述微观演变提供了材料优化的建议。本文建立的最终刃口变形仿真估算模型是基于刃口塑性变形和磨损的累加方法,计算结果与实际吻合。结果表明,塑性变形比磨损对刃口形状的影响更大。随着冲裁次数的增多,冲裁力、圆角塑性变形及刃口等效应力均逐渐减小。塑性变形有向材料内部扩展的趋势,圆角的变形趋势为,中间部分向内凹,上、下两端向外膨胀,膨胀的材料会被逐渐磨损掉。稳定后的圆角形状类似于11°倒角。本文设计一种椭圆形圆角,使模具刃口受到的应力减小了18.87%,冲裁力减小23.21%,塑性变形减小65.77%,,使模具从第5次冲裁后进入稳定状态,有利于提高模具寿命。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG385.2
【部分图文】：

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华中科技大学硕士学位论文积，然而，崩刃、磨损、疲劳三种失效形式往往同时发生，疲劳失效最终的表现形式通常为刃口崩坏，而且伴随着模具刃口形状的变化，这意味着崩刃失效产生的原因是复杂的；其次，疲劳失效会产生材料力学性能恶化等现象，刃口形状变化会影响刃口局部受力，对模具的寿命、模具的破坏形式等产生一系列复杂影响。(a)(c)

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图 1.2 模具的疲劳失效示意图模具失效形式之国内外背景介绍失效失效的产生，是由于模具刃口下端面及侧面产生的裂纹，并不断至最终失效[1]。影响崩刃失效的因素有模具材料、模具结构、板、液压机动态平衡、模具加工工艺等[2]，其中，模具材料、模具平衡等因素在模具服役的过程中都会发生缓慢、微妙的变化，崩变得错综复杂：模具材料在服役前，会通过热处理的方法，使材料的力学性能度等性能满足精冲模具的使用要求。模具材料经热处理后组织为回火马氏体，几乎没有奥氏体残留[3]。然而，基体内部析出粗

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走向以及裂纹的形貌，认为该模具之所以产生裂作用，并通过有限元法验证这一机理。由此可见广泛，除了可以被用来探究精冲工艺的成型机化工艺参数等。变形与弹性变形交接处的裂纹，(b) 裂纹扩展与循环载(b)

【参考文献】