本文關(guān)鍵詞：超高強度鋼板熱成形模具冷卻水道結(jié)構(gòu)及強度數(shù)值模擬研究

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【摘要】：熱沖壓成形技術(shù)是將板材加熱到奧氏體化溫度,經(jīng)過一段時間保溫實現(xiàn)完全奧氏體化,在成形的同時進行淬火獲得馬氏體組織,使得低屈服強度的鋼板轉(zhuǎn)化成超高強度的零件。通過以上定義可知熱沖壓模具需要實現(xiàn)兩項任務(wù):第一,成形高溫板材;第二,對板材進行淬火使其發(fā)生充分的馬氏體組織轉(zhuǎn)變。要使高溫奧氏體化的板材進行淬火冷卻而獲得馬氏體組織,模具內(nèi)是否設(shè)計冷卻水道非常關(guān)鍵,若設(shè)計冷卻水道這又必然會降低模具的機械強度,模具要能正常服役成形高溫板材并保壓,其必須滿足一定的機械強度。因此對熱沖壓模具進行冷卻水道結(jié)構(gòu)及模具強度分析具有重要的現(xiàn)實意義。本文以BR1500HS超高強度鋼板曲底槽型件熱沖壓模具為研究載體。首先使用ABAQUS建立流-固耦合數(shù)值模型,分析了模具冷卻水道結(jié)構(gòu)參數(shù)對淬火過程中溫度場的影響,得出在不考慮生產(chǎn)效率的小批量生產(chǎn)過程中,熱沖壓模具可以不設(shè)計冷卻水道;在連續(xù)大批量熱沖壓生產(chǎn)中,熱沖壓模具必須設(shè)計冷卻水道。接著使用DEFORM建立模具強度分析數(shù)值模型,研究了模具冷卻水道結(jié)構(gòu)參數(shù)對模具強度的影響,得出了在進行熱沖壓模具設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先考慮水道直徑和水道中心距模具表面距離對模具強度的影響;為保證模具強度冷卻水道直徑應(yīng)小于等于8mm以及冷卻水道到模具表面最小實體厚度與相鄰冷卻水道之間最小實體厚度應(yīng)盡可能相當(dāng)。使用ABAQUS建立熱應(yīng)力數(shù)值模型,分析模具在不同溫度條件下的熱應(yīng)力,得出模具的熱應(yīng)力主要集中分布在模具底部冷卻水道周圍;在選用H13鋼為熱沖壓模具材料時,模具最高溫度應(yīng)小于等于650℃。最后總結(jié)了熱沖壓模具設(shè)計原則,根據(jù)該原則對曲底槽型件進行熱沖壓模具設(shè)計并進行實驗驗證,對實驗結(jié)果與模具工作過程中受力情況進行分析,得出所設(shè)計的模具其強度是符合設(shè)計要求的,但模具分塊方式不合理;該曲底槽型件凸模在寬度方向上不適合進行分塊設(shè)計而在長度方向上可進行分塊設(shè)計;該曲底槽型件凹模在長度方向與寬度方向都不適合進行分塊設(shè)計,因而凹模可通過設(shè)計成整體式或避免在拉應(yīng)力較大面進行分塊,從而改善其強度提高模具使用壽命。
【關(guān)鍵詞】：模具強度 數(shù)值模擬 模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化 熱沖壓模具
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG305
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1.緒論10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 高強鋼板熱沖壓技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-15
• 1.3 ABAQUS算法介紹15-16
• 1.4 課題背景及意義16
• 1.5 課題主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線16-20
• 1.5.1 研究內(nèi)容16-17
• 1.5.2 技術(shù)路線17-20
• 2.強度理論基礎(chǔ)20-30
• 2.1 經(jīng)典強度理論20-23
• 2.1.1 最大拉應(yīng)力理論20-21
• 2.1.2 最大伸長線應(yīng)變理論21
• 2.1.3 最大切應(yīng)力理論21-22
• 2.1.4 形狀改變比能理論22-23
• 2.2 近代強度理論23-30
• 2.2.1 單剪強度理論23-26
• 2.2.2 雙剪強度理論26-27
• 2.2.3 統(tǒng)一強度理論27-30
• 3.冷卻水道結(jié)構(gòu)對保壓淬火過程中溫度場影響分析30-48
• 3.1 模型建立30-33
• 3.1.1 三維模型的建立30-31
• 3.1.2 有限元模型建立31-33
• 3.2 正交試驗及其結(jié)果分析33-42
• 3.2.1 實驗方案的設(shè)計33-34
• 3.2.2 制件溫度場分析34-37
• 3.2.3 凸模溫度場分析37-39
• 3.2.4 凹模溫度場分析39-41
• 3.2.5 冷卻水溫度場分析41-42
• 3.3 實驗驗證與分析42-46
• 3.4 本章小結(jié)46-48
• 4.熱沖壓成形模具強度分析48-66
• 4.1 實驗方案與模型建立48-51
• 4.1.1 H13熱作模具鋼介紹48-49
• 4.1.2 實驗方案與有限元模型的建立49-51
• 4.2 模具強度正交試驗分析51-55
• 4.2.1 實驗方案的設(shè)計51-52
• 4.2.2 模具Damage值分析52-55
• 4.3 模具應(yīng)力應(yīng)變分析55-60
• 4.3.1 凸模應(yīng)力應(yīng)變分析55-57
• 4.3.2 凹模應(yīng)力應(yīng)變分析57-60
• 4.4 顯著的冷卻水道結(jié)構(gòu)參數(shù)對模具強度的影響60-63
• 4.4.1 冷卻水道直徑對模具強度的影響60-61
• 4.4.2 冷卻水道中心距模具表面距離對模具強度的影響61-63
• 4.5 本章小結(jié)63-66
• 5.熱沖壓成形模具熱應(yīng)力分析66-70
• 5.1 模型的建立66-67
• 5.2 凸模熱應(yīng)力分析67-68
• 5.3 凹模熱應(yīng)力分析68-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 6.物理實驗與模具壽命改善70-82
• 6.1 熱沖壓模具設(shè)計原則總結(jié)與模具設(shè)計70-73
• 6.2 物理實驗73-76
• 6.3 模具壽命改善76-81
• 6.3.1 模具成形過程中受力分析76-80
• 6.3.2 模具壽命改善方案80-81
• 6.4 本章小結(jié)81-82
• 7.結(jié)論與展望82-84
• 7.1 結(jié)論82-83
• 7.2 展望83-84
• 致謝84-86
• 參考文獻86-90
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果90-91

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本文編號：845015