基于有限元分析的细小圆凸模结构优化设计

针对在不锈钢板材上冲小孔过程中经常出现的细小圆凸模断裂问题,采用有限元分析(FEA)方法对细小圆凸模结构进行分析与优化。选取对模具寿命影响较大的四个因素作为设计变量,以减小凸模应力集中因子与最大von Misses应力的乘积为优化目标,建立细小圆凸模结构优化的数学模型。利用ANSYS软件对优化模型进行寻优,优化结果表明:在抗断裂方面,B型圆凸模优于A型圆凸模;当凸模导向部位与工作部位的过渡圆角半径为10mm时,细小圆凸模的抗断裂失效能力最强。另外,采用工作部位在卸料板中处于自由状态且工作部位高度L0=2mm的细小圆凸模结构冲压厚度t=1mm的不锈钢材料时,细小圆凸模的寿命最长。现场实验结果与模拟优化结果相当接近。