汽车法兰零件是指应用在汽车上具有外凸轮廓的一类板状零件,这种零件在其他领域也有广泛应用。精密冲裁是一种高效、经济的金属加工工艺。使用精密冲裁加工出来的制件有着光洁的切断面,较高的尺寸精度,直接用于装配使用;精冲件可以轻易实现批量生产,生产效率高;在精冲过程中,由于金属材料的加工硬化,使得制件表面硬度得以大幅度的提高。诸如以上的优点,精密冲裁在制造领域得到了广泛的应用,尤其是在汽车工业中。传统的精冲工艺,即齿圈压板精冲,工艺过程复杂,而且需要专门的昂贵的三动压力机。这种精冲工艺在实际生产中的应用受到了一定限制,而阶梯形刃口模具精密冲裁工艺可以在普通压力机上实现,工艺过程简便,生产成本低。阶梯形刃口模具精密冲裁工艺不需要V形压边圈,通过模具的负间隙作用产生精密冲裁所需的静水压应力,其原理与传统的精密冲裁是相同的,但对其所作的研究和在实际生产中的应用却很少。本文采用有限元模拟与实验相结合的方法,系统地研究了阶梯形刃口模具精密冲裁工艺,针对三种不同材质的板材,给出了合理的工艺参数匹配区域,使之具有工业实用价值;并结合某一特殊汽车用法兰件,给出了其合理的加工工艺路线。采用基于更新拉格朗日的大变形有限元方法,对阶梯形刃口模具精密冲裁过程的进行了计算机模拟,分析了剪切变形区的应力应变状态;详细分析了模具主要几何参数对精冲效果的影响;并根据分析确定了模具的几何参数合理匹配区域;给出了阶梯形刃口模具精密冲裁最大冲裁力的计算公式;并设计了实验模具,对有限元分析进行了验证和补充。