高强度钢板热成形模具冷却通道设计及优化

发布时间：2017-11-03 03:30

  本文关键词：高强度钢板热成形模具冷却通道设计及优化

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【摘要】：高强度钢板可以在保证车身强度的情况下,显著地减轻汽车零件的重量。高强度钢板热冲压成形是一种非等温板材成形工艺,该工艺将成形过程和热处理过程结合在一起,并以此来提高金属板材的机械性能。冷却系统作为热成形技术的关键部分,决定着热冲压件的质量,因此深入研究热成形模具冷却系统的冷却效果,对设计高效的冷却系统和保证成形件的质量具有重要意义。基于传热学和流体力学的相关理论,论文分析了成形件保压淬火过程中热量传递方式以及冷却水的流动状态。提出了水道直径、水道间距、水道圆周面至模具上型面距离、水道圆周面至模具侧型面距离等设计参数。依据待设计参数,设计了九组不同的模具冷却通道构型。设计了合适的正交表,确定了合理的参数取值。利用流体动力学软件FLUENT对模具进行多工艺循环下保压淬火阶段的热力耦合数值模拟,得到了不同组冷却通道构型的冷却效果。利用直观分析法,得到了对冷却效果影响最大的设计参数以及每一个因素对冷却效果的影响趋势。研究表明:在满足强度要求下,各设计参数的取值越小,冷却效果越好。模拟得到最佳冷却系统设计参数:水道直径8mm,水道圆周面间距8mm,水道圆周面至模具上型面6mm,水道圆周面至模具侧型面6mm。对于模具圆角处,可采用较小直径的管道,将其布置的距离型面更近一些,这样更有助于增强冷却效果。
【关键词】：高强度钢板 热冲压成形 冷却 热力耦合 数值模拟
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG305
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 引言10-12
• 1.2 热冲压成形技术12-18
• 1.2.1 热冲压成形技术原理12-14
• 1.2.2 热冲压成形分类14-15
• 1.2.3 热冲压成形的关键问题15-16
• 1.2.4 热冲压成形的优点16-17
• 1.2.5 热冲压成形的缺点17-18
• 1.3 热冲压成形国内外研究现状18-19
• 1.4 课题研究的意义19-20
• 1.5 课题研究的内容20-21
• 第2章 传热学及流体力学原理21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 传热学理论21-25
• 2.2.1 热传导22-24
• 2.2.2 热对流24
• 2.2.3 热辐射24-25
• 2.3 对流传热的表面传热系数25
• 2.4 流体的层流与湍流25-26
• 2.5 流体动力学控制方程26-28
• 2.5.1 质量守恒方程26
• 2.5.2 动量守恒方程26-27
• 2.5.3 能量守恒方程27-28
• 2.6 流场数值计算方法28-30
• 2.6.1 耦合式解法与分离式解法28-29
• 2.6.2 瞬态问题的数值求解算法29-30
• 2.7 本章小结30-31
• 第3章 冷却系统模型的建立31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 几何模型与网格模型31-34
• 3.2.1 几何模型31-33
• 3.2.2 网格模型33-34
• 3.3 模型材料与参数34-38
• 3.3.1 板料材料选择34-35
• 3.3.2 模具材料选择35
• 3.3.3 材料属性35-38
• 3.4 数值模拟参数设定38-41
• 3.4.1 湍流模型选择38
• 3.4.2 边界条件与初始条件38
• 3.4.3 速度入口边界条件38-41
• 3.5 计算流体动力学计算流程41-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第4章 冷却系统数值模拟结果分析43-64
• 4.1 引言43
• 4.2 正交试验设计43-45
• 4.3 数值模拟及结果分析45-63
• 4.3.1 冷却分析进口段的处理45-46
• 4.3.2 单一工艺循环冷却分析46-53
• 4.3.3 多工艺循环冷却分析53-57
• 4.3.4 不同组冷却效果比较57-58
• 4.3.5 正交表数据分析58-60
• 4.3.6 最优组验证60
• 4.3.7 冷却通道出口水温监测60-61
• 4.3.8 B柱冷却系统61-63
• 4.4 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果68-69
• 致谢69-70
• 作者简介70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 严浩宇;闵峻英;黄明泰;;高强度钢板热成形极限的模具设计及试验研究[J];机械制造;2010年09期

2 谷诤巍;单忠德;徐虹;姜超;;汽车高强度钢板冲压件热成形技术研究[J];模具工业;2009年04期

3 鲁春艳;;汽车轻量化技术的发展现状及其实施途径[J];上海汽车;2007年06期

4 朱宏敏;;汽车轻量化关键技术的应用及发展[J];应用能源技术;2009年02期

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1 周全;汽车超高强度硼钢板热成形工艺研究[D];同济大学;2007年

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本文编号：1134477