热冲压模具作为热冲压生产中的核心部分,其过早发生的疲劳破坏严重制约着汽车零部件的生产成本,因此减少模具疲劳破坏,提高模具使用寿命是生产商削减生产成本的有效途径。影响模具疲劳寿命的因素不仅来自在冲压过程中的热循环作用,而且循环应力对其的影响作用,以及在长期循环作用下模具发生的表面氧化,这些因素的综合作用会对模具表面产生不利影响,缩减模具疲劳使用寿命。因此提高模具寿命应首先提高模具表面质量。目前表面镀层技术是优化模具表面机械性能的先进技术,本文针对热冲压模具表面的抗热机疲劳性能进行系统研究,引入PVD (Physical Vapor Deposition)镀层对常用热冲压模具(H13)表面进行强化,通过设计模拟冲压过程“冲击-滑移-保压”试验对比表面带有CrN镀层与无镀层模具材料的耐热-机疲劳力学性能,获得模具材料(H13)在PVD镀层强化下的服役性能,并进一步对比了45钢材料在同种工况下的相应性能,结合有限元模型,探究PVD镀层对提高不同模具材料耐热机疲劳性能的优化作用,上述研究,对于指导实际生产模具表面镀层技术处理及应用提供有效指导。为了保证仿真以及后续分析的可靠性,本文基于典型热机疲劳试验进行典型模具材料关键服役数据和疲劳耐久基础性能的探究,首先研究了热冲压温度对模具寿命的影响,考虑了模具表面受力对模具表面质量的影响、测定了镀层表面粗糙度、镀层厚度、镀层硬度等镀层相关的基础参数。通过SEM及高倍光学显微镜对试验后镀层及模具材料进行显微观察,探究在综合因素影响下对镀层以及模具材料微观特性的影响。其次,以Abaqus有限元分析软件和Ncode疲劳寿命分析软件为主要研究工具,通过Abaqus建立相应的有限元分析模型,实现考虑了热力耦合作用及镀层模型引入的整体仿真系统。设计了有加热功能的冲压试验装置,从而验证模型的受力趋势以及温度影响。在热力耦合影响下的仿真受力结果与试验采集的数据吻合良好,验证了有限元仿真结果的合理性和有效性。进一步通过Ncode疲劳寿命仿真分析软件,将有限元分析结果进行疲劳寿命预测,通过分析结果对比得到PVD镀层对模具疲劳寿命的优化。优化后的模具表面相对没有镀层的模具表面寿命有显著提高,结合试验结果,表面优化的模具材料的抗疲劳效果相对没有优化的模具表面有显著提高,从而证明PVD镀层对提高模具表面使用寿命有显著作用,此表面优化技术对以后热冲压模具表面优化有一定的启发以及为实际模具表面处理提供了借鉴。