热成形模具冷却系统优化设计

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1、硕士学位论文热成形模具冷却系统优化设计TheOptimizationDesignofCoolingsysteminHotStampingDies学21003038大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法

2、律责任。作者签钆—等哮一魄旦年上月产曰大连理工大学硕士学位论文摘要高强度钢板热成形技术能够有效地实现汽车轻量化并提高整车被动安全性能。同时还能够精确地制造形状复杂的汽车零部件，并且是节约能源，环境友好的现代汽车车身制造技术。合理地设计热成形模具内部的冷却系统能够保证模具的连续冷却能力，降低热成形模具热疲劳，并保证高温板料冷却均匀。冷却管道的形状、总体布局、冷却系统密封等都是冷却机构设计的关键，也是热成形模具设计的重要技术。本文针对热成形模具内部冷却系统进行了优化研究，建立了热成形过程的耦合仿真技术，并且基于此技术提出了热成形模具冷却系统的优化方法，为实际热成形生产工艺的研究和计算

3、机模拟技术提供了积累和探索。为了保证耦合仿真以及后续的优化流程的可靠性，本文首先进行了重要参数和性质的研究。测定了板料和模具之间与温度相关的界面换热系数，考虑了氧化层厚度和接触压强对界面换热系数的影响；研究了冷却介质和冷却管道之间的对流换热系数；分析了水流速度、热流量以及管道直径对对流换热系数的影响；利用热拉伸实验测定了板材材料在不同温度和不同应变率下的应力．应变关系。其次，以ABAQUS和FLUENT为工具，建立了耦合仿真技术，实现了考虑热．力．相变及水冷系统的整体耦合仿真系统。设计了有水冷系统的U形模具，通过验证研究分析了温度场和板料回弹趋势。耦合仿真的结果与实验验证结果吻合

4、良好，验证了耦合仿真的有效性和合理性。最后，建立了完整的热成形模具水冷系统优化流程。对模具实例进行了水冷系统优化设计。优化后的模具总体冷却效果明显提升，并且模面温度的均匀性也显著提升。此方法为热成形的计算机模拟和水冷系统优化设计提供了借鉴。关键词：热成形(热冲压)；冷却系统；优化设计；数值模拟大连理工大学硕士学位论文格式规范AbstractUltra-highstrengthsteelhotformingtechnologyisanadvancedautomotivelightweighttechnology，whichCanimprovethepassivesafetyperf

5、ormanceofautomotivesignificantly．Thistechnologyisenergyefficientlyandithasgreatadvantageinproducingthecomplex-shapedautoparts．Duetotherequirementofcoolingefficiency，temperatureuniformity，andthermalfatiguelife，thedesignofcoolingsysteminhotformingdiesisveryimportant．Theshapeofcoolingduct，overal

6、larrangement，andtheleaktightnessarethekeyfactorsforcoolingsystemdesign．Thisthesisfocusesontheoptimizationdesignofcoolingsystem．Acoupledsimulationmethodforhotstampingprocesswasestablishedandanoptimizationprocedurebasedonthecoupledsimulationmethodwasestablished．Thisthesistakesabigstepforwardfor

7、theinvestigationofhotformingsimulationandprovidesanefficienttoolforthemanufacturingtechnique．Inordertomakethesimulationandthesubsequentoptimizationprocedurereliable，severalkeyphysicalparametershavebeeninvestigatedinadvancesuchasthetemperature