防撞梁熱沖壓成形模具的設(shè)計(jì)及優(yōu)化
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《吉林大學(xué)》 2014年
防撞梁熱沖壓成形模具的設(shè)計(jì)及優(yōu)化
房歡歡
【摘要】:熱沖壓技術(shù)是一種新型材料加工工藝,將均勻奧氏體化的高溫鋼板直接送入具有冷卻系統(tǒng)的模具中快速?zèng)_壓成形,然后保壓一段時(shí)間使其完成馬氏體相變,使成形件的強(qiáng)度大幅提高。熱沖壓技術(shù)多用于成形強(qiáng)度高于1500MPa的沖壓件,由于熱沖壓成形件具備回彈小、成形強(qiáng)度高、變形抗力小等特點(diǎn),對(duì)于實(shí)現(xiàn)汽車制造的輕量化具有重要意義,熱沖壓成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn),并且被越來(lái)越廣泛的采用。 本文以防撞梁熱沖壓成形模具為研究對(duì)象,提出熱沖壓模具總體設(shè)計(jì)方案,并對(duì)模具結(jié)構(gòu)的各部分進(jìn)行說(shuō)明。再以模具一模塊為研究對(duì)象,,選取板料材料為22MnB5,通過(guò)理論解析、有限元數(shù)值模擬等方式對(duì)板料的熱沖壓過(guò)程進(jìn)行研究,了解熱沖壓過(guò)程中板料的變化,并根據(jù)成形及淬火結(jié)果得出凹凸模圓角、模具間隙等模具設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)熱沖壓成形及淬火質(zhì)量的影響并得出優(yōu)化參數(shù),為以后熱沖壓模具型面參數(shù)的選擇提供參考。提出模具冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,通過(guò)理論解析、流體工程仿真等方式探討入水口水溫及水流速率對(duì)冷卻系統(tǒng)冷卻效果的影響,并通過(guò)模擬討論冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)中模具的冷卻管道半徑R、管道側(cè)壁間距L、管道邊緣到模面的垂直距離H參數(shù)選擇對(duì)零件冷卻效果的影響,以此提出防撞梁模塊中冷卻管道排布方案,通過(guò)模擬分析,對(duì)初始方案進(jìn)行優(yōu)化最終使冷卻系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 結(jié)合熱沖壓成形以及冷卻淬火過(guò)程的分析,綜合考察了模具型面參數(shù)及冷卻系統(tǒng)參數(shù)對(duì)熱沖壓成形質(zhì)量及冷卻淬火的影響。結(jié)果表明,在進(jìn)行熱沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),需選擇合適的模具材料,保證模具對(duì)零件的有效冷卻以及模具長(zhǎng)期高溫下工作的熱穩(wěn)定性,對(duì)于幾何尺寸較大的模具,為使冷卻均勻,可將模具劃分成具有獨(dú)立冷卻系統(tǒng)的模塊,同時(shí)在模具設(shè)計(jì)中由于冷卻系統(tǒng)的存在,需注意密封裝置的設(shè)置。在熱沖壓成形及淬火過(guò)程中,板料內(nèi)側(cè)側(cè)壁區(qū)域減薄最嚴(yán)重、溫度最高、應(yīng)力最大,為提高成形精度及淬火質(zhì)量,在進(jìn)行模具型面設(shè)計(jì)時(shí),需選擇合適的模具圓角、模具間隙,凸凹模圓角半徑越大,板料成形、淬火質(zhì)量越好,選擇凸凹模圓角時(shí)應(yīng)綜合考慮成形效果與成形件具體成形參數(shù);為兼顧板料成形及淬火,模具間隙應(yīng)選擇1.0t-1.1t左右為宜。對(duì)于冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì),需使冷卻系統(tǒng)同時(shí)滿足冷卻速率、冷卻均勻性以及長(zhǎng)期工作中模具的熱平衡性的要求。為保證良好的冷卻效果,需保證最低水流速度高于10.5m/s,水溫選擇室溫20℃即可。在選擇冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí),在保證模具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下,應(yīng)選擇較大的管道半徑R、和較小的管道側(cè)壁間距L、管道邊緣到模面的垂直距離H,對(duì)于具體模具的冷卻系統(tǒng)時(shí),結(jié)合模具幾何參數(shù),選擇R=5、L=16、H=6,入口水流流速8m/s,保壓淬火8s,進(jìn)行分析后,對(duì)R、L、H參數(shù)進(jìn)行局部調(diào)整使板料在馬氏體相變區(qū)域內(nèi)冷卻速率大于30℃/s,淬火后最大溫差降低到9℃,長(zhǎng)期工作中,各周期結(jié)束后成形件最高溫度穩(wěn)定在131℃左右,模具最高溫度穩(wěn)定在120℃左右,冷卻系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】:
【學(xué)位授予單位】:吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2014
【分類號(hào)】:TG305
【目錄】:
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7 文 龍;[N];中國(guó)質(zhì)量報(bào);2004年
8 郭廷杰;[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2006年
9 肖英龍;[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2007年
10 高宏適 摘譯;[N];中國(guó)冶金報(bào);2006年
中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 劉大海;5052鋁合金板材磁脈沖輔助沖壓成形變形行為及機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年
2 劉大海;5052鋁合金板材磁脈沖輔助沖壓成形變形行為及機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年
3 伍杰;鎳鍍層金屬薄板沖壓成形的失效分析[D];湘潭大學(xué);2012年
4 王金武;汽車覆蓋件沖壓成形缺陷的精細(xì)分析與仿真優(yōu)化方法研究[D];吉林大學(xué);2010年
5 李立軍;汽車深沖薄鋼板沖壓成形及損傷機(jī)理研究[D];武漢理工大學(xué);2005年
6 陳偉;板金屬?zèng)_壓成形快速模擬算法研究[D];吉林大學(xué);2013年
7 王武榮;基于自適應(yīng)模擬的變壓邊力優(yōu)化技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2007年
8 陳志英;沖壓成形中破裂和回彈的細(xì)觀損傷力學(xué)分析[D];上海交通大學(xué);2009年
9 易國(guó)鋒;汽車覆蓋件沖壓成形精細(xì)化仿真與優(yōu)化技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2013年
10 宋燕利;激光拼焊板焊縫建模與沖壓成形基礎(chǔ)研究[D];武漢理工大學(xué);2012年
中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 黃民中;汽車覆蓋件沖壓成形非線性有限元仿真分析[D];湖南大學(xué);2010年
2 龍?jiān)?武鋼鋼板沖壓成形過(guò)程仿真及分析系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[D];華中科技大學(xué);2005年
3 張馨;貨車制造業(yè)中沖壓成形數(shù)值模擬系統(tǒng)應(yīng)用研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2005年
4 夏建新;汽車行李箱蓋沖壓數(shù)值模擬及工藝參數(shù)穩(wěn)健優(yōu)化[D];江蘇大學(xué);2010年
5 謝智;鎂合金拼焊板沖壓成形控制及應(yīng)用研究[D];沈陽(yáng)理工大學(xué);2010年
6 王強(qiáng);汽車覆蓋件沖壓成形仿真研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年
7 陳通海;低碳鋼板沖壓成形機(jī)理及避免開(kāi)裂的方法研究[D];武漢理工大學(xué);2006年
8 錢芳;鎂合金拼焊板沖壓成形性能研究[D];沈陽(yáng)理工大學(xué);2009年
9 曾鵬;沖壓成形歷史對(duì)車身帽型結(jié)構(gòu)件及整車碰撞性能的影響研究[D];上海交通大學(xué);2010年
10 李建軍;鐵路貨車敞車下側(cè)門模具計(jì)算機(jī)模擬及設(shè)計(jì)[D];哈爾濱理工大學(xué);2005年
本文關(guān)鍵詞:防撞梁熱沖壓成形模具的設(shè)計(jì)及優(yōu)化,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
本文編號(hào):244578
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