多水道热冲压模具冷却系统设计及优化

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高强度钢的应用较好地解决了汽车零件强度与成本的矛盾。但是高强度钢的成型困难影响了其应用,随着热冲压成型技术的推广,高强度钢的成型难度大大降低,使高强度钢的广泛应用成为可能。热冲压成型过程中,需要使板料的温度尽可能均匀、迅速地降低,这对热冲压模具中冷却系统的设计提出了严格的要求。本论文以多水道热冲压模具的冷却系统为研究对象,对该模具不同管道布置方式的冷却系统进行建模并使用Fluent对其进行仿真分析,根据Fluent分析结果使用Isight软件对模具冷却系统进行优化。首先,通过建立多种管道布置形式的冷却系统,对不同布置形式下的冷却系统仿真分析,对比其在相同流量的前提下不同管道内的速度及其均匀性。确定并联布置的水道,其内部冷却水流速不均匀程度远高于传统布置形式以及串联布置形式。利用Fluent对不同冷却系统进行传热分析,比较其冷却速度及均匀性。确定管道为纵向布置的冷却系统冷却效果好于横向布置,其中冷却效果最好的为传统纵向布置。其次,选择传统管道横向布置的模具,建立参数化模型。根据能量平衡法以及强度要求,确定设计参数的取值范围。利用Isight使用最优拉丁超立方设计的方法对其进行DOE试验,得到模具的表面温度参数。根据设计参数与响应参数之间的关系,选择不同的方法建立近似模型并验证可信度,对比不同响应参数的R方值,确定拟合程度最高的近似模型为RSM模型。使用多目标粒子群算法对各设计参数同时进行优化,最终优化结果表明模具表面温度及其一致性有不同程度的改善。最后,对汽车后纵梁连接板进行试验与仿真对照,通过测量试验中板料淬火前后温度,与仿真分析进行对比。结果表明试验与仿真中,板料表面温度相近,从而可以验证传热分析仿真的可靠性。
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