高强钢冲压凸模疲劳寿命分析及结构优化设计

高强度钢板具有更高的强度和良好的成形性能,但在实际生产中模具容易损坏。为了解决这个问题,使用通用动力分析求解器LS-DYNA对拉延过程进行了仿真,获得了不同时刻凸模应力-应变分布情况。根据有限元分析结果,运用ANSYS的FATIGUE模块对凸模进行了疲劳分析,获得了凸模的疲劳寿命。基于疲劳寿命分析结果,结合实际设计和制造经验,运用HYPERWORKS的OPTISTRUCT模块对凸模结构进行了拓扑优化设计。在满足使用寿命的前提下,能有效减小凸模的重量及冲压过程中的峰值应力。这能为同类型高强钢冲压凸模设计提供参考。     

先进高强钢冲压模具压边圈结构疲劳分析与优化

在车身结构件中大量采用先进高强钢,是实现汽车轻量化主要途径之一,同时也给模具强度和模具材料带来了新的挑战。基于ANSYS有限元软件平台,对拉深模冲压过程进行有限元仿真,获得了不同时刻压边圈结构应力分布状况。根据有限元分析的结果,对压边圈结构进行了疲劳分析,预测了压边圈结构的疲劳寿命。基于有限元分析和疲劳分析的结果,并结合工程设计经验对压边圈结构进行优化,有效地减小了冲压过程中的压边圈结构的应力,提高了压边圈疲劳寿命。     

传动片冲裁凸模所受应力与疲劳寿命的研究

以汽车离合器中的弹性零件传动片为研究对象,建立传动片冲裁凸模疲劳分析的有限元模型,利用ANSYS Workbench有限元软件模拟了传动片冲裁凸模的应力分布状况及疲劳寿命。数值模拟结果表明,采用结构改善后的凸模,使得过渡圆角区域的最大应力值由1109.2 MPa减小为1058.6 MPa,凸模的疲劳寿命由75715次提高到120400次。借助冲压级进模得知,结构改善后冲裁凸模的疲劳寿命试验值为107493次,与模拟值之间的相对误差为10.72%,从而验证了数值模拟的正确性。此外,基于改善后凸模结构对传动片冲裁凸模进行标准化,其对企业传动片冲压级进模的设计具有重要的指导意义。     

基于有限元分析的精冲凸模寿命估算

文章采用有限元软件DEFORM-3D对常温下的AISI-1010钢材毛坯进行精冲成形模拟,同时对精冲凸模的应力场进行有限元分析。通过剖析精冲过程中凸模的应力应变分布规律,采用局部应力-应变方法,建立了模具与应力应变紧密相关的疲劳寿命估算模型。对疲劳强度指数b进行了修正,使估算模型更加接近实际地预测模具的疲劳寿命。     

医药类凸模冲压过程的数值模拟

采用有限元模拟技术研究了医药类凸模在冲压过程中应力、应变和温度的变化情况 ,并将所得结果与实际凸模的磨损情况进行了比较。结果表明 ,凸模在冲压过程中 ,应力随行程的增大而呈线性递增 ,应力集中在头部凹面上 ,尤其是周圈刃口边缘处的应力最大。虽然冲压中模具的温升只有0.2℃ ,变形也非常小 ,但由于冲压速度快且长时间工作在交变载荷作用下 ,也易产生疲劳失效     

基于拓扑优化的高强钢冲压凸模设计方法

由于高强钢零件有着更高的屈服、抗拉强度,在冲压生产时需要更大的成形力,因此,在设计模具时会放大安全系数,使结构强度得到提升。针对目前高强钢冲压模具结构设计经验不足,造成模具设计质量增大、成本增加的问题,采用有限元的方法,对高强钢复杂板冲压模具凸模的结构进行了刚强度分析,结合工程经验与拓扑优化技术,将凸模结构进行了优化,使模具整体的刚度提高并且模具质量减轻了10%,实现了轻量化设计。结合冲压成形模拟仿真技术,将凸模关键结构的应力状态与模具结构特点综合考量,提出了新的针对于高强钢冲压模具的设计思路。     

挤压温度对温挤压模具载荷和应力的影响研究

在生产中发现,当生产挤压壳体零件的不足200件时,多数模具因反复受载而开裂失效,而挤压温度的高低直接影响模具承受载荷和应力的情况。基于此,利用Deform仿真模拟软件及工艺试验来探讨挤压温度对模具载荷和应力的影响规律,寻找合理的挤压温度范围用以提高模具寿命。通过模拟获得温挤压时模具温度场分布图,不同温度下凸模载荷、凹模载荷与挤压行程的关系曲线图,凸模等效应力、凹模等效应力与凸模冲程的曲线关系图。采用相同的参数对壳体零件进行了实际加工,实验与模拟结果较吻合。通过分析可知:对模具材料3Cr2W8V钢进行温挤压时,挤压温度不低于700℃时,可以有效避免模具开裂,有效提高模具寿命。     

基于RSM的汽车不锈钢板件冲压模具磨损CAE分析

为了减少汽车异形不锈钢板件在冲压过程中的模具磨损,应用CAE分析软件Deform-3D对板料冲压过程进行数值模拟,并基于响应面法,以凸、凹模的磨损深度为优化目标,对冲压工艺参数进行优化。采用Box-Behnken设计冲压试验组,并结合Archard模型,建立了压边力、冲压速度、冲压间隙与评价参数之间的响应面模型,得到了各工艺参数对模具磨损的影响规律,综合分析后,确定了最优冲压工艺参数组合为：压边力为375 kN、冲压速度为78.5 mm·s^-1、冲压间隙为2.17 mm。同时,根据最大磨损深度结果对冲压模具的寿命进行了预测,最终经过冲压实践证明,采用最优冲压工艺参数组合,冲压模具的实际寿命为3721件,与预测结果的一致性较好,模具寿命得到大幅提升。     

基于ANSYS的H13钢热处理对凸模疲劳断裂的影响

通过ANSYS有限元分析软件,预测了H13钢凸模疲劳寿命为21520次、疲劳使用系数为0.420008,该方法缩短了实际生产设计的周期.通过热处理试验,分别得到了不同淬火硬度、回火硬度与温度的关系曲线.当淬火温度为1050℃时,模具开裂少、硬度适中.当回火温度为550 ～650℃时,凸模硬度为42 ～45 HRC,凸模性能良好.生产验证结果表明,采用优化后的热处理工艺,凸模寿命大幅提高,疲劳寿命由3000次增加到6000次以上,当模具工作一定时间后,进行低温回火消除内应力,模具疲劳寿命基本上可以保持在8000次.     

单侧载体多工位级进冲模模具结构偏载分析

以某汽车油箱支架结构件单侧载体多工位级进模为研究对象,通过对冲压成形过程进行全工序数值模拟获得了模具结构受力情况;针对第3工位中修边凸模受侧向力较大的现象对其进行偏载分析,获得了凸模的侧向变形量,并提出采用靠块结构来减小凸模的侧向变形;选择第3、第4、第9工位和合模时受力较大的冲压时刻,利用载荷映射系统将模具受力映射到结构分析的有限元模型上,对模具结构进行静力分析,并获得了模具结构在冲压方向和侧向的变形量;采用电阻应变测量方法对该多工位级进弯曲模在冲压成形过程中的应变值进行了测量。结果表明,采取靠块结构可有效地减小单侧载体多工位级进弯曲成形时的偏载,应变实测值与理论分析结果吻合较好。