典型精冲凸模的失效分析及结构优化

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1、典型精冲凸模的失效分析及结构优化华中科技大学硕士学位论文典型精冲凸模的失效分析及结构优化姓名：林方申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：张祥林;肖祥芷2011-01-16华中科技大学硕士学位论文摘要精冲技术是一种精密的塑性成形技术，可以加工得到尺寸精度高、冲裁面光洁、翘曲小且互换性好的优质零件，因此广泛应用于各工业领域。随着精冲工艺以及模具结构越来越复杂，模具开发周期长，频繁地修复和更换严重影响生产效率，精冲模具的寿命问题成为制约行业发展的瓶颈。因此，分析精冲模具的失效形式，并且对模具结构进行优化，从而延长模具的使用寿命，具有非常重要的现实

2、意义。本文首先针对棘爪、滑槽板两副精冲模具出现断裂的凸模，从力学强度校核、金相试验、硬度试验、断口电镜扫描等进行试验分析。结果表明棘爪的冲孔凸模采用Cr12MoV冷作模具钢，碳化物组织呈带状分布，而且硬度偏低，最终导致纵向开裂；滑槽板的异形凸模选用粉末冶金钢S790，材质及热处理方法选择恰当，而采用扫描电镜在断口观察到沿晶断裂、二次裂纹和微孔花样，由此断定凸模为脆性疲劳断裂。其次对精冲凸模的结构及其固定方式进行对比分析，并运用ANSYSWorkbench有限元软件对凸模在螺钉预紧力和冲裁力作用下的应力状态进行分析，得到凸模根部螺纹孔处的应力集中情况

3、，并提出凸模结构合理的改进方案。最后对棘轮精冲模具整体结构进行分析，得到模具的应力应变分布情况。针对半冲孔凸模刃口应力值过大的问题，对薄壁凸模结构进行优化，并对优化后的结构进一步分析验证，结果显示凸模最大应力值减小40%。关键词：精冲模具，失效分析，有限元分析，结构优化-I-华中科技大学硕士学位论文AbstractFineblankingisapreciseplasticformingtechnology,whichcanbeusedtoprocesspartswithhighdimensionalprecisionandsmoothsheared

4、surface.Basedonthesesatisfactoryadvantages,fineblankinghasbeenwidelyusedinmanyindustrialfields.Theformingprocessanddiestructurearebecomingmoreandmorecomplicated.However,thelongdevelopmentcycleandlowlifetimeisthebottleneckforthefineblankingfuturedevelopment.Thusitissignificantt

5、oanalyzeofthefailuretypesandthemainfactorsaffectingthedielife,andmakefutureimprovementforthediestructures.Thefineblankingdiesofthepawlandthechuteusedfortheseatreclinerwerefirstlyintroducedinthisthesis,andfailureanalysishasbeencarriedoutinviewofmechanicalcalculation,metallograp

6、hictest,hardnesstestandSEM.TheresultsshowedthatthematerialCr12MoVwithpoorbandeddistributedcarbidesandlowhardnesswasthemaincauseforthelongitudinalruptureofthepawlpunch.Forthechutepunch,thepowdermetallurgyhighspeedsteelS790wasselectedandhadagoodcomprehensiveperformance.Whilethei

7、ntercrystallinefracture,secondarycrackandmicroporouspatternhavebeenexaminedintheSEMtest.Itcouldbeconcludedthattheruptureofthechutepunchwasbrittlefatiguefracture.Secondly,thedifferentstructuresandfixedmodesforthepunchwerecomparativelyanalyzed.Thestressanddeformationdistribution

8、ofthechutepunchwasanalyzedbyANSYSWorkbench.Therewasstressconc