精密冲裁是一种获得高精度、冲裁面光洁的优质精密部件的先进精密成形技术。精冲材料对于精冲的质量具有重要影响。目前对精冲材料的研究,主要是对各种材料直接进行精冲试验或根据材料的宏观力学性能进行宏观精冲成形的有限元数值模拟,而从细微观角度分析精冲材料的微观组织对精冲性能影响的研究还较少。本文基于代表体积元(RVE)法建立精冲材料的微观组织的微观和细观模型,采用宏观-微观多尺度模拟相结合的方式,探究精冲用碳钢的微观组织对材料宏观性能及精冲性能的影响。本文主要内容和研究成果如下:1)基于代表体积元(RVE)法对精冲用碳钢的常见微观组织特征进行了微观尺度和细观尺度的建模,实现了对球化退火精冲用钢的微观组织中的球状渗碳体尺寸、体积分数、带状分布,以及未球化退火热轧钢的铁素体和层片状珠光体等多种微观组织特征的模拟。2)通过对球化退火碳钢不同微观组织的RVE模型进行单向拉伸和剪切加载,从微观角度分析不同的微观组织特征对材料宏观性能造成的影响。模型通过引入界面“几何必须位错(GND)”层,实现了对微观尺度上的相界面的几何必须位错聚集以及界面的脱粘行为的模拟。微观模拟结果表明:当球状渗碳体粒径增大、分数增多,以及出现带状聚集时,材料在拉伸或剪切加载时内部的粒子脱粘将提前,加快材料的损伤。并且在剪切加载的情况下,当粒子均匀分布时,模型预测的断裂路径平行于剪切加载方向,剪切分离时将得到光滑的断面。而粒子带状聚集时,预测的断裂路径将受到碳化物带的影响,裂纹可向碳化物带内其他方向扩展,剪切分离时可能造成粗糙的断面。3)通过对不同微观组织的C15E和42CrMo4精冲用碳钢的冷轧球化退火和热轧未球化退火材料的精冲试验和宏观有限元模拟,对比分析了精冲间隙和精冲材料对精冲断面质量的影响。当精冲间隙增大时,精冲断面的质量下降,而断裂带比例增加。此外精冲材料的微观组织差异也会对精冲断面造成一定影响,当材料内部出现明显碳化物带状分布,或是存在大量未球化的珠光体时,精冲齿型将产生撕裂。4)通过在宏观模型的精冲剪切区中心位置引入反映不同精冲材料微观组织特征的细观代表体积元(RVE)子模型,实现了在精冲成形过程中对精冲用钢微观组织的模拟。结果表明,在精冲成形过程中,当微观组织中球状渗碳体的体积分数增多时或出现碳化物带时,子模型中单元损伤数量增多、速度加快。当碳化物带中渗碳体聚集密度较大时,在碳化物带中会出现沿带的微观裂纹。当微观组织中存在层片状珠光体时,珠光体将沿着剪切方向伸长,且尺寸较大的层片状珠光体将被剪断成尺寸较小的珠光体。通过SEM观察验证了模拟结果。