论文部分内容阅读
在车身结构件中大量采用先进高强钢材料,使材料的厚度减少,是实现车身轻量化的一个很好途径。与传统高强度钢相比,先进高强度钢具有更高的强度和良好的成形性能,对汽车的减重和提高安全性非常有利,但也给模具材料和模具强度带来了新的挑战。传统低强度钢对成形力要求有限,生产过程中冲压模具和相关设备的受力状况也不是很恶劣,冲压模具的变形量小,冲压模具由于疲劳导致不正常失效和损毁的情况并不多见。与传统低强钢冲压模具相比,先进高强钢模具板料冲压要求更高的成形力,冲压过程中模具及冲压设备的负载大大增加。模具长期处于循环加载的交变应力和高冲击力工况下,很容易产生由于疲劳导致的变形和破裂失效。模具的不正常失效和损毁,不仅会影响生产的产品质量,而且会造成模具材料与工时的浪费,导致生产效率降低及生产成本的升高。因此,研究先进高强钢模具的疲劳破坏具有重要意义。本文对先进高强钢模具的疲劳分析分两部分进行:一是模具结构的有限元分析,目的是获得冲压过程中各零部件的受力状况,确定应力集中的危险部位;二是模具基于有限元分析结果的疲劳分析,根据受力分析的结果对模具进行疲劳分析,估算模具的疲劳寿命并对模具进行结构优化。根据模具结构的有限元分析结果可知,模具各部位等效应力分布不均匀,模具凸凹包型面以及压边圈的内侧拐角等零件截面急剧变化的地方有较大的等效应力。根据受力分析的结果以及模具材料强度的不同,选择凹模与压边圈作为疲劳分析的对象。分析结果显示,凹模的应力远小于材料的疲劳极限,不会产生疲劳破坏;压边圈的疲劳寿命在50万次以上,能够满足模具设计的基本要求。由于零件量产后,往往有追加生产任务的需要。为保证零件量产的供应稳定,应尽量保证模具的使用寿命在100万次以上。根据有限元分析的结果及实际工程设计经验对压边圈结构进行局部调整,对比结构优化前后的压边圈受力状况和疲劳寿命变化。分析结果显示,结构优化后的压边圈受力得到改善,疲劳寿命达到了100万次以上。本文对先进高强钢模具的受力分析和疲劳破坏分析,为先进高强钢冲压模具开发提供可借鉴的方法和经验,为模具强度校核和模具结构优化提供了依据。