在周期轧管厂钢管生产工艺中,大型工模具——冲孔模对于生产成本、生产效率和产品质量具有举足轻重的影响。生产作业时,冲孔模内壁温度高达600℃左右,并要反复承受复合应力。因此,冲孔模内壁极易产生疲劳裂纹,使冲孔模使用寿命降低,生产成本增加,并且造成钢管质量下降。冲孔成型过程中,冲孔模内的结构应力变化十分复杂,且连续工作时沿壁厚方向由内及外形成一定的温度梯度,因此除结构应力外还有热应力的存在。采用传统的工程分析方法难以有效全面的分析冲孔模的受力情况以及变形过程中金属的流动情况。本文在分析了国内外材料成形有限元模拟的发展动态和有限元法在模具分析中的应用研究的基础上,采用有限元方法对变形温度下的钢坯进行冲压成形模拟,从而获得了变形过程中的模具受力及金属流动情况。首先,采用有限元模拟方法对钢坯的冲压成型过程进行模拟,分析了变形过程中金属的流动变形情况;得到了冲头的单位压力分布及冲头压力随行程的变化情况;详细的分析了变形过程中冲孔模内壁的受力情况,并且通过改变变形条件的方法分别得出了变形区域、摩擦条件、变形程度及变形材料等参数对冲孔模内壁压力的影响。其次,采用有限元分析方法对凹模内壁因内外温差而造成的温度场进行了模拟;利用直接热力耦合法得出了各个方向的热应力分布情况。最后,简要介绍了局部应力应变法估算疲劳寿命和模具优化设计的基本原理和方法。综合运用以上方法对管坯冲孔过程的金属变形及模具受力进行深入的分析,有助于了解模具在各种变形条件下的受力情况、应力在各个变形区域的分布情况以及各种变形条件对作用力的影响。由此便可从改善模具结构以及改善模具工作条件的角度出发,提高冲孔模的使用寿命,这样可以减少昂贵的高级模具材料的消耗,并且在模具材料强度达到极限的前提下可以进一步的提高模具的使用寿命。从而减少生产运行成本,增加企业效益。