基于模内淬火工艺过程分析的热成形U形件模具设计研究

发布时间：2020-09-17 08:52

　　热成形技术在实现汽车轻量化和提高汽车安全性能方面均有显著的效果。热成形模具是热成形技术的核心装备,直接影响着模内淬火时板料的冷却效果和成形过程,从而决定产品的微观组织和最终性能。要完成热成形模具的设计需要对模内淬火工艺过程进行分析,并在此基础上确定冷却水道的设计方案和模具的整体结构。因此,本文对热成形技术的理论、工艺参数和模具设计方面进行了一系列研究:(1)以平板模具为研究对象,通过对模内淬火工艺进行理论分析建立了热成形模具冷却水道结构参数的理论模型。采用MATLAB对理论模型进行求解,得到各个结构参数与冷却水道数目的对应关系。采用有限元方法对不同方案的冷却效果进行了对比,并通过连续模内淬火实验验证了该理论模型的正确性。(2)对影响模具冷却效果的因素(冷却水道的结构参数、模内淬火的工艺参数及冷却水道的排布方式)进行了研究。通过有限元分析完成了冷却水道结构参数与模具冷却效果之间的规律研究,通过实验完成了淬火工艺参数与模具冷却效果之间的规律研究,并对产生这些规律的原因进行了解释。(3)在前述的研究的基础上以U形件的模具设计为例对热成形模具设计进行了系统性的研究,包括工作零件的设计、模具结构的设计、基于有限元的方案对比分析及连续热成形工艺仿真。并对设计结果的合理性进行了验证,为热成形模具的设计提供了依据。综上所述,本文通过对平板模具淬火工艺过程分析建立了冷却水道结构参数D、H和w的理论模型,通过有限元方法获得了冷却水道结构参数对模具冷却效果的影响规律,通过实验方法获得了淬火工艺参数对模具冷却效果的影响规律,并根据前述研究成果完成了热成形U形件模具的设计。为热成形的理论、工艺及模具设计提供可靠的研究方法和依据。
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U466
【部分图文】：

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热成形的关键工艺过程是落料、奥氏体化、转移、冲压和淬火、后续处理，图 1.1 热成形工艺规程[10]Figure 1.1 The technical specification for thermal forming图 1.2 热成形过程中的多场耦合关系[11]Fig.1.2 The Couple relationship in hot stampingcomponentContact conditionHeat generationThermal expasionMechanical propertiesMech.propertiesVolume changeLatent heattransformationPhasetransformationPhaseTrans.plasticityThermalpropertiesFormingHeatTransferMicro-structure

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图 1.1 热成形工艺规程[10]Figure 1.1 The technical specification for thermal formingng Austenitization Forming and quenchingin cooled diesTrimmingContact condition

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二者的区别在于间接热成形工艺在加热前需要通过冷冲压进行预成形，而直接热成形工序则不需要此工序。因此，相对直接热成形工序而言，间接热成形工序能够适用于形状更为复杂的热冲压产品同时生产的成本也会更高。直接热冲压工艺流程[12]如图 1.3 所示，间接热成形工艺流程[12]如图 1.4 所示。

【参考文献】