论文题目：多水道热冲压模具冷却系统设计及优化
摘要：高强度钢的应用较好地解决了汽车零件强度与成本的矛盾。但是高强度钢的成型困难影响了其应用,随着热冲压成型技术的推广,高强度钢的成型难度大大降低,使高强度钢的广泛应用成为可能。热冲压成型过程中,需要使板料的温度尽可能均匀、迅速地降低,这对热冲压模具中冷却系统的设计提出了严格的要求。本论文以多水道热冲压模具的冷却系统为研究对象,对该模具不同管道布置方式的冷却系统进行建模并使用Fluent对其进行仿真分析,根据Fluent分析结果使用Isight软件对模具冷却系统进行优化。首先,通过建立多种管道布置形式的冷却系统,对不同布置形式下的冷却系统仿真分析,对比其在相同流量的前提下不同管道内的速度及其均匀性。确定并联布置的水道,其内部冷却水流速不均匀程度远高于传统布置形式以及串联布置形式。利用Fluent对不同冷却系统进行传热分析,比较其冷却速度及均匀性。确定管道为纵向布置的冷却系统冷却效果好于横向布置,其中冷却效果最好的为传统纵向布置。其次,选择传统管道横向布置的模具,建立参数化模型。根据能量平衡法以及强度要求,确定设计参数的取值范围。利用Isight使用最优拉丁超立方设计的方法对其进行DOE试验,得到模具的表面温度参数。根据设计参数与响应参数之间的关系,选择不同的方法建立近似模型并验证可信度,对比不同响应参数的R方值,确定拟合程度最高的近似模型为RSM模型。使用多目标粒子群算法对各设计参数同时进行优化,最终优化结果表明模具表面温度及其一致性有不同程度的改善。最后,对汽车后纵梁连接板进行试验与仿真对照,通过测量试验中板料淬火前后温度,与仿真分析进行对比。结果表明试验与仿真中,板料表面温度相近,从而可以验证传热分析仿真的可靠性。
关键词：高强度钢;热冲压模具;冷却系统;数值模拟;优化设计
学科专业：车辆工程（专业学位）
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 热成型技术概况
1.2.1 热成型技术简介
1.2.2 热成型冷却系统简介
1.3 热成型技术研究现状
1.4 课题研究的内容
1.5 创新工作
第2章 热冲压模具传热系数及传热
2.1 模具冲压过程传热系数分析
2.1.1 冷却水与管道间对流换热系数
2.1.2 模具与板料间传热系数
2.2 模具冷却系统传热分析
2.2.1 板料转运阶段传热
2.2.2 板料放置阶段传热
2.2.3 板料冲压阶段传热
2.3 小结
第3章 冷却系统设计及仿真
3.1 冷却系统流道分析
3.1.1 冷却系统仿真模型
3.1.2 冷却系统边界条件
3.2 冷却系统冷却效果分析
3.2.1 模具冷却模型
3.2.2 不同管道布置形式仿真结果分析
3.3 小结
第4章 冷却系统优化设计
4.1 优化设计模型介绍
4.2 冷却系统试验设计
4.2.1 冷却系统优化方法
4.2.2 试验设计模型
4.2.3 冷却系统设计参数
4.2.4 计算结果分析
4.3 近似模型验证
4.4 仿真优化结果分析
4.5 小结
第5章 间接热成型试验
5.1 间接热成型模型介绍
5.2 试验设备及流程
5.2.1 试验设备
5.2.2 试验流程
5.3 不同淬火时间后板料温度分析
5.3.1 淬火3s后板料表面温度
5.3.2 淬火6s后板料表面温度
5.3.3 淬火9s后板料表面温度
5.3.4 淬火12s后板料表面温度
5.3.5 淬火15s后板料表面温度
5.4 试验结果分析
5.5 小结
结论
参考文献
致谢