本文關(guān)鍵詞：基于H1F-60伺服壓機的熱成形系統(tǒng)設(shè)計及工藝控制

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【摘要】：熱沖壓成形技術(shù)被視為實現(xiàn)材料輕量化的重要加工方法。作為一種與時俱進的材料成型手段,這種方法大大擴展了高強度及超高強度鋼在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用范圍,具有廣闊的前景和巨大的應(yīng)用潛力。因此設(shè)計出新型實用的熱成形模具系統(tǒng),對熱成形技術(shù)的應(yīng)用進行了研究。目前,有關(guān)熱成形模具設(shè)計方面的研究較多,但多數(shù)將重點放在冷卻系統(tǒng)的研究方面,對于新型加熱方式的研究很少見。傳統(tǒng)加熱方式存在很多弊端,本課題依據(jù)實驗室現(xiàn)有KOMATSU H1F-60伺服壓力機和正裝拉深試驗通用模架,對壓邊板和凹模內(nèi)部進行改裝設(shè)計,將電磁感應(yīng)加熱技術(shù)應(yīng)用到?jīng)_壓的模內(nèi)加熱,該技術(shù)對溫度的控制比模外電爐加熱更為精確。為了提高設(shè)計效率,本課題在設(shè)計之初利用ANSYS對坯料及模架在沖壓過程中的熱平衡進行了數(shù)值模擬。然后,在伺服壓機板料成形性能測試系統(tǒng)中構(gòu)建了熱成形系統(tǒng),并利用該系統(tǒng)對22Mn B5進行了板料拉深實驗。利用ANSYS-Icepack對板料沖壓成形的模內(nèi)加熱溫度場進行模擬分析,并以此基礎(chǔ)做出實物并調(diào)試對比模擬狀況。結(jié)果顯示:對于該模架,上下模1000W的熱源同時加熱時,加熱組塊最高溫度可達近400℃,中間板材可加熱到300℃以上,10分鐘之后散熱和加熱接近平衡;沖壓模內(nèi)磁感應(yīng)線圈加熱所導(dǎo)致的模具模板間的膨脹變形,不會導(dǎo)致模具導(dǎo)柱導(dǎo)套間的導(dǎo)向干涉;按該模型設(shè)計的實際加熱系統(tǒng)的溫度分布與模擬預(yù)測基本接近。利用該系統(tǒng)進行厚度為0.8mm、直徑為100mm的22Mn B5的冷熱拉深對比研究,研究發(fā)現(xiàn)在沖壓速度為454.8mm/s、壓邊力為60KN時,坯料在冷沖壓狀態(tài)下全部破裂,當溫度升高到350℃時,可完全拉深成形。證明了提高一定的溫度有利于高強鋼拉深性能的改善,同時證明了該系統(tǒng)的可行性。該新型熱成形系統(tǒng)—電磁感應(yīng)模內(nèi)加熱成形系統(tǒng),在提高設(shè)備利用率的同時,為提高高強鋼和難成形板料的成形質(zhì)量提供了一種新的思路。本研究對模內(nèi)加熱模塊的設(shè)計進行了模擬與初步的試驗,將有助于模內(nèi)加熱方案在板料熱成形技術(shù)方面的研究與發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】：熱成形 數(shù)值模擬 模具設(shè)計 感應(yīng)加熱 溫度控制系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG305
【目錄】：

• 摘要6-8
• abstract8-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 引言12-13
• 1.2 熱沖壓成形技術(shù)13-15
• 1.3 國內(nèi)外熱沖壓技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 高強度鋼板的應(yīng)用介紹15-16
• 1.3.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 課題來源及主要內(nèi)容18-20
• 1.4.1 課題來源及研究意義18
• 1.4.2 本文的主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 熱成形模具系統(tǒng)設(shè)計方案簡介20-28
• 2.1 伺服壓力機介紹20-22
• 2.1.1 基于伺服壓機的金屬板料沖壓成形性能試驗系統(tǒng)簡介20-21
• 2.1.2 模架的結(jié)構(gòu)及其工作原理21-22
• 2.2 沖壓熱成形模具加熱方案的確定22-26
• 2.2.1 加熱區(qū)域的確定22-24
• 2.2.2 加熱方式確定24-26
• 2.2.3 加熱方案的確定26
• 2.3 熱成形模具冷卻方案的確定26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 基于ANSYS的板料成形系統(tǒng)模內(nèi)加熱模塊熱分析28-38
• 3.1 傳熱基本原理28-30
• 3.1.1 熱傳導(dǎo)28-29
• 3.1.2 熱對流29
• 3.1.3 熱輻射29-30
• 3.2 熱沖壓過程的傳熱方式30
• 3.3 模型的建立及求解30-36
• 3.3.1 ANSYS-Icepack模型介紹30-31
• 3.3.2 模型的建立與設(shè)置31-32
• 3.3.3 模型的求解及分析32-36
• 3.4 模型的評價36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第四章 熱成形系統(tǒng)加熱組塊設(shè)計38-60
• 4.1 熱成形系統(tǒng)加熱組塊結(jié)構(gòu)設(shè)計38-39
• 4.2 熱成形系統(tǒng)加熱組塊壓邊鑲塊的設(shè)計及校核39-45
• 4.2.1 壓邊鑲塊的設(shè)計40
• 4.2.2 壓邊鑲塊材料的選用40-41
• 4.2.3 壓邊鑲塊的力學(xué)和熱模擬分析41-45
• 4.3 熱沖壓成形系統(tǒng)加熱線圈的設(shè)計45
• 4.4 隔熱方案設(shè)計45-53
• 4.4.1 外圈與壓邊板之間的隔熱的方案及尺寸設(shè)計46-49
• 4.4.2 外圈的設(shè)計及力學(xué)模擬分析49-53
• 4.4.3 壓邊鑲塊與線圈之間的隔熱53
• 4.5 冷卻方案設(shè)計53-55
• 4.5.1 風冷方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計54-55
• 4.5.2 風冷方案的補充設(shè)計55
• 4.6 隔磁裝置設(shè)計55-58
• 4.6.1 隔磁材料的選用55-56
• 4.6.2 內(nèi)圈的隔磁設(shè)計56-58
• 4.7 凹模結(jié)構(gòu)的設(shè)計58-59
• 4.8 本章小結(jié)59-60
• 第五章 22MnB5 鋼熱成形拉深工藝研究60-66
• 5.1 熱成形系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果介紹60-61
• 5.2 溫度對 22MnB5 拉深性能的影響61-65
• 5.2.1 22MnB5 材料介紹及熱拉伸實驗及分析61-62
• 5.2.2 22MnB5 冷熱沖壓對比實驗及分析62-65
• 5.3 本章小結(jié)65-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 主要結(jié)論66
• 6.2 研究展望66-68
• 參考文獻68-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果71-72
• 致謝72-73

【參考文獻】

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本文編號：744023