熱成形模具冷卻系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、高強(qiáng)度鋼板熱成形技術(shù)能夠有效地實現(xiàn)汽車輕量化并提高整車被動安全性能。同時還能夠精確地制造形狀復(fù)雜的汽車零部件，并且是節(jié)約能源，環(huán)境友好的現(xiàn)代汽車車身制造技術(shù)。
　　合理地設(shè)計熱成形模具內(nèi)部的冷卻系統(tǒng)能夠保證模具的連續(xù)冷卻能力，降低熱成形模具熱疲勞，并保證高溫板料冷卻均勻。冷卻管道的形狀、總體布局、冷卻系統(tǒng)密封等都是冷卻機(jī)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵，也是熱成形模具設(shè)計的重要技術(shù)。本文針對熱成形模具內(nèi)部冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化研究，建立了熱成形過程的耦合

2、仿真技術(shù)，并且基于此技術(shù)提出了熱成形模具冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化方法，為實際熱成形生產(chǎn)工藝的研究和計算機(jī)模擬技術(shù)提供了積累和探索。
　　為了保證耦合仿真以及后續(xù)的優(yōu)化流程的可靠性，本文首先進(jìn)行了重要參數(shù)和性質(zhì)的研究。測定了板料和模具之間與溫度相關(guān)的界面換熱系數(shù)，考慮了氧化層厚度和接觸壓強(qiáng)對界面換熱系數(shù)的影響;研究了冷卻介質(zhì)和冷卻管道之間的對流換熱系數(shù);分析了水流速度、熱流量以及管道直徑對對流換熱系數(shù)的影響;利用熱拉伸實驗測定了板材材料在不同

3、溫度和不同應(yīng)變率下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。
　　其次，以ABAQUS和FLUENT為工具，建立了耦合仿真技術(shù)，實現(xiàn)了考慮熱-力-相變及水冷系統(tǒng)的整體耦合仿真系統(tǒng)。設(shè)計了有水冷系統(tǒng)的U形模具，通過驗證研究分析了溫度場和板料回彈趨勢。耦合仿真的結(jié)果與實驗驗證結(jié)果吻合良好，驗證了耦合仿真的有效性和合理性。
　　最后，建立了完整的熱成形模具水冷系統(tǒng)優(yōu)化流程。對模具實例進(jìn)行了水冷系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化后的模具總體冷卻效果明顯提升，并且模面溫度的