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热成形模具混排式冷却系统冷却效果研究

作　者: 王洪光
导　师: 邢忠文
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械工程
关键词: 热冲压成形仿真分析冷却系统冷却效果
分类号: TG386
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 135次
引　用: 2次
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内容摘要

热冲压成形技术是一种将板料成形和冷却淬火相结合的新型复杂成形技术。运用该项技术将高强度钢板加工成车身结构件,既可以实现车身轻量化,又能保证汽车的安全性。热冲压成形件的强度主要取决于成形过程中奥氏体组织转化为马氏体组织的程度,而马氏体转化程度依赖于成形件的冷却速度及冷却均匀性,这势必要求热成形模具具备优良的冷却系统。混排式冷却系统采用型腔式水道、配合支撑柱进行扰流,可以有效的实现对成形件的快速均匀冷却。因此,深入研究热成形模具混排式冷却系统的冷却效果,对于加速混排式热成形模具在实际生产中的应用,推动汽车制造业的发展具有重要意义。依据传热学和流体动力学相关原理,兼顾模具结构强度、数值模拟计算效率及计算精度,设计了混排式热成形模具,确定了数值模拟方法及湍流模型。利用CFX流体分析软件建立热成形模具的有限元模型,对混排式热成形模具保压冷却阶段进行了数值模拟。分析了工艺条件对成形件和模具的热平衡状态及温度场分布的影响,得出了当冷却水流速为3.5m/s、保压时间为10s和保压力为12MPa时模具冷却效果最佳。以BR1500HS热冲压硼钢板为试验材料,进行了盒形件混排式冷却系统的热冲压成形试验,分析了冷却水流速和保压时间对模具冷却效果的影响规律,验证仿真的可靠性和准确性,结合仿真分析确定了合理工艺参数,为混排式热成形模具的推广及其冷却系统的优化设计提供了科学依据和理论基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 引言  8-9
  1.2 热冲压成形技术  9-11
    1.2.1 热冲压成形技术的原理及工艺分类  9-10
    1.2.2 热冲压成形技术国内外研究现状  10-11
  1.3 冷却技术的研究及应用现状  11-13
    1.3.1 热冲压成形技术常用冷却方式  11-13
    1.3.2 混排式冷却方式的研究现状  13
  1.4 选题意义及主要研究内容  13-16
    1.4.1 课题意义  13-14
    1.4.2 主要研究内容  14-16
第2章混排式模具冷却系统的共轭传热分析  16-25
  2.1 引言  16
  2.2 混排式模具冷却系统的传热分析  16-20
    2.2.1 混排式冷却系统的热传导机理  16-18
    2.2.2 混排式冷却系统的热对流机理  18-20
    2.2.3 混排式冷却系统的热辐射机理  20
  2.3 混排式模具冷却系统的流体分析  20-24
    2.3.1 混排式冷却系统的流体基本特性  21-22
    2.3.2 混排式冷却系统湍流的数值模拟方法及模型  22-24
  2.4 本章小结  24-25
第3章冷却系统流体数值模拟  25-46
  3.1 引言  25
  3.2 热成形模具混排式冷却系统设计  25-27
    3.2.1 几何模型的建立  25-26
    3.2.2 有限元模型的建立  26-27
  3.3 数值模拟相关参数设定  27-33
    3.3.1 模具及板料热物性参数的拟合  27-29
    3.3.2 压力与热传递系数的关系  29-30
    3.3.3 成形件初始温度的计算  30-32
    3.3.4 湍流模型的选择  32
    3.3.5 数值模拟分析流程图  32-33
  3.4 数值模拟结果与分析  33-45
    3.4.1 冲程对成形件及模具温度的影响  33-38
    3.4.2 冷却水流速、保压力对模具温度的影响  38-42
    3.4.3 冷却水流速与成形件冷却速度的关系  42-43
    3.4.4 保压力、冷却水流速对成形件温度的影响  43-45
  3.5 本章小结  45-46
第4章混排式冷却系统热冲压试验  46-58
  4.1 引言  46
  4.2 混排式冷却系统热冲压实验条件  46-50
    4.2.1 热成形模具  46-48
    4.2.2 关键参数的控制  48-50
  4.3 试验方案  50-51
    4.3.1 试验条件  50
    4.3.2 试验步骤  50-51
  4.4 混排式热成形模具冷却效果的影响因素及规律  51-57
    4.4.1 水流速对冷却效果的影响  51-54
    4.4.2 保压时间对冷却效果的影响  54-57
  4.5 本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-64
致谢  64

热成形模具混排式冷却系统冷却效果研究

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