本文關(guān)鍵詞：熱沖壓成形模具冷卻系統(tǒng)的研究

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【摘要】：冷卻系統(tǒng)是熱沖壓成形模具設(shè)計(jì)的核心和難點(diǎn)問(wèn)題，冷卻系統(tǒng)的開(kāi)設(shè)強(qiáng)化了熱成形板料在淬火過(guò)程中的換熱，對(duì)提高模具的冷卻性能、保證產(chǎn)品質(zhì)量有至關(guān)重要的作用。典型的熱成形模具冷卻系統(tǒng)由導(dǎo)流槽和冷卻管道兩部分構(gòu)成，目前對(duì)于熱成形冷卻系統(tǒng)的研究主要集中于冷卻管道直徑、冷卻管道側(cè)壁間距及冷卻管道與模面距離等參數(shù)，而對(duì)冷卻系統(tǒng)導(dǎo)流槽有關(guān)參數(shù)以及冷卻管道形狀、排布方式的相關(guān)研究較少，，導(dǎo)致熱成形模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)缺乏理論依據(jù)。 本文利用Gambit建模軟件建立了熱成形模具冷卻系統(tǒng)的有限元模型并應(yīng)用FLUENT流體模擬仿真軟件對(duì)影響冷卻系統(tǒng)水流流動(dòng)的各因素進(jìn)行數(shù)值模擬分析。 首先，通過(guò)模擬計(jì)算分析冷卻系統(tǒng)的導(dǎo)流槽各因素對(duì)水流流動(dòng)的影響：確定采用沿導(dǎo)流槽寬度方向的入水方式以得到更均勻的水速分布；確定導(dǎo)流槽入水口與冷卻管道中心距S最優(yōu)值為20mm；導(dǎo)流槽入水口直徑的選擇需綜合分析模具冷卻性能以及模具的強(qiáng)度等因素；分別確定了導(dǎo)流槽的長(zhǎng)、寬、高的合理尺寸為L(zhǎng)=90mm、W=25mm、H=50mm；對(duì)比分槽式/全槽式冷卻系統(tǒng)并計(jì)算最佳的分槽深與主槽深之比為7:5。 其次，研究了幾種典型的冷卻管道形狀和排布方式對(duì)水流流動(dòng)的影響：冷卻水在流經(jīng)彎管或冷卻通道面積突變的截面時(shí)，流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生突變，產(chǎn)生阻礙流體流動(dòng)的二次流，在突變處產(chǎn)生局部損失；而對(duì)于彎角類結(jié)構(gòu)件的熱成形模具，增大低流量冷卻管道的直徑（8mm增大至10mm）可以有效提高冷卻水流量的均勻性。 最后，設(shè)計(jì)了典型的U型件熱成形模具，并對(duì)模具多周期連續(xù)生產(chǎn)情況下的冷卻效果進(jìn)行了模擬。同時(shí)，根據(jù)水流速度對(duì)傳熱系數(shù)的影響，提出了熱平衡水速的概念，并確定在本文的研究條件下的熱平衡水速為7m/s。最后進(jìn)行了U型件熱成形的工藝試驗(yàn)，得到的制件成形質(zhì)量良好，各典型位置均發(fā)生了較完全的馬氏體轉(zhuǎn)變且側(cè)壁的馬氏體板條寬度大于底部和翼邊；底部、翼邊和側(cè)壁的顯微硬度分別為483.2HV、485.0HV、473.2HV。
【關(guān)鍵詞】：超高強(qiáng)度鋼 熱成形 冷卻系統(tǒng) 數(shù)值模擬 模具設(shè)計(jì)
【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】：2015
【分類號(hào)】：TG305
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 引言11-12
• 1.2 熱沖壓成形技術(shù)12-16
• 1.2.1 熱沖壓成形關(guān)鍵設(shè)備13-15
• 1.2.2 熱沖壓成形原理與工藝過(guò)程15-16
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.1 熱成形鋼材的發(fā)展及現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 熱成形工藝技術(shù)的發(fā)展18
• 1.3.3 熱成形模具冷卻系統(tǒng)的研究18-19
• 1.3.4 熱成形數(shù)值模擬的發(fā)展19-20
• 1.4 選題目的及意義20-21
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容21-23
• 第2章 流體流動(dòng)與傳熱基本理論23-37
• 2.1 引言23
• 2.2 流體流動(dòng)基本理論23-30
• 2.2.1 流體分類23-24
• 2.2.2 牛頓內(nèi)摩擦定律24-25
• 2.2.3 流體流動(dòng)狀態(tài)25-26
• 2.2.4 邊界層理論26-27
• 2.2.5 流體控制方程27-29
• 2.2.6 流體流動(dòng)的阻力29-30
• 2.3 傳熱原理30-32
• 2.3.1 熱傳導(dǎo)30-31
• 2.3.2 熱對(duì)流31
• 2.3.3 熱輻射31-32
• 2.4 計(jì)算流體力學(xué)理論32-37
• 2.4.1 計(jì)算求解過(guò)程32-33
• 2.4.2 湍流模型33-34
• 2.4.3 離散格式34
• 2.4.4 流體計(jì)算迭代算法34-37
• 第3章 熱成形模具冷卻系統(tǒng)導(dǎo)流槽關(guān)鍵參數(shù)研究37-65
• 3.1 引言37
• 3.2 幾何模型37-39
• 3.3 入水方式對(duì)水流流動(dòng)的影響39-42
• 3.4 導(dǎo)流槽入水口位置對(duì)水流流動(dòng)的影響42-45
• 3.5 導(dǎo)流槽入水口尺寸對(duì)水流流動(dòng)的影響45-48
• 3.6 導(dǎo)流槽尺寸對(duì)水流流動(dòng)的影響48-57
• 3.6.1 導(dǎo)流槽寬度對(duì)水流流動(dòng)的影響48-52
• 3.6.2 導(dǎo)流槽高度對(duì)水流流動(dòng)的影響52-54
• 3.6.3 導(dǎo)流槽長(zhǎng)度對(duì)水流流動(dòng)的影響54-57
• 3.7 開(kāi)槽方式對(duì)水流流動(dòng)的影響57-62
• 3.7.1 不同導(dǎo)流槽開(kāi)槽方式下的水流流動(dòng)58-60
• 3.7.2 分槽深與主槽深之比對(duì)水流流動(dòng)的影響60-62
• 3.8 本章小結(jié)62-65
• 第4章 熱成形模具冷卻管道形狀和排布方式的研究65-77
• 4.1 引言65
• 4.2 彎管對(duì)水流流動(dòng)的影響65-69
• 4.3 冷卻通道截面面積突變對(duì)水流流動(dòng)的影響69-72
• 4.4 彎角件熱成形模具冷卻管道排布對(duì)水流流動(dòng)的影響72-75
• 4.5 本章小結(jié)75-77
• 第5章 U 型件熱成形模具的設(shè)計(jì)及冷卻性能分析77-101
• 5.1 引言77
• 5.2 U 型件熱成形模具設(shè)計(jì)77-82
• 5.2.1 U 型件模型77-78
• 5.2.2 U 型件熱成形模具的結(jié)構(gòu)78-79
• 5.2.3 U 型件熱成形模具的冷卻系統(tǒng)79
• 5.2.4 模具材料的選擇79-80
• 5.2.5 熱成形模具的密封方式80-82
• 5.3 U 型件熱成形模具冷卻效果的模擬分析82-89
• 5.3.1 單生產(chǎn)周期模具冷卻效果數(shù)值模擬82-86
• 5.3.2 多生產(chǎn)周期模具冷卻效果數(shù)值模擬86-89
• 5.4 熱平衡水速模擬分析89-93
• 5.5 U 型件熱沖壓成形工藝試驗(yàn)93-98
• 5.5.1 試驗(yàn)方法93-94
• 5.5.2 試驗(yàn)儀器與設(shè)備94-96
• 5.5.3 U 型件熱成形試驗(yàn)結(jié)果96-98
• 5.6 本章小結(jié)98-101
• 第6章 結(jié)論101-103
• 參考文獻(xiàn)103-109
• 致謝109

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

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本文編號(hào)：642127