车门防撞梁局部热冲压模具设计与工艺研究

摘要

热冲压成形技术使高强钢广泛应用于汽车领域,保证汽车安全性的同时减轻车体重量,是一项非常有前途的工艺。车门防撞梁的抗碰撞性和装配焊接性要求其中间部位的强度高和两端的塑性好,故提出了局部热冲压成形的概念。高强钢的强度高低取决于材料奥氏体向马氏体转变的程度,组织转变的程度取决于成形件的冷却速度和冷却均匀性,即要求冷却系统要以大于27C/s的冷却速度对成形件进行冷却才能使之完全马氏体化,从而使高强钢强度大幅提高。合理设计热冲压模具冷却系统,为车门防撞梁局部热冲压数值模拟奠定基础。
　　首先,应用SolidWorks三维绘图软件对热冲压模具结构和冷却系统进行合理设计,初步探索了热冲模及其冷却系统的设计准则,解决了冷却管道参数、冷却管道排布等关键技术问题。
　　其次,为提高计算效率,对模具进行合理的简化,利用ANSYS CFX流体分析模块对保压淬火阶段进行多工艺循环数值模拟。研究保压力、保压时间、水流速、工艺循环次数和冷却水入口温度对凸、凹模及成形件温度场分布的影响,分析各工艺参数对成形件温度场的影响规律,通过模拟正交试验确定了关键工艺参数。
　　最后,对热冲压过程中板料的变形方式进行了阐述,利用ABAQUS Explicit模块对不同初始温度的板料成形和淬火两阶段进行了数值模拟,研究板料初始温度对成形件温度场、应力场和应变场的影响,得出了最低板料初始温度以及成形件温度场与应力场和应变场的对应关系,并分析出成形件成形中容易破裂的部位。

目录

摘 要

ABSTRACT

目 录

第 1 章 绪论

1.1 引言

1.2 汽车用高强钢板的应用与研究现状

1.3 热冲压成形技术的应用与研究现状

1.4 课题意义与主要研究内容

第 2 章 模具结构与冷却系统设计

2.1 引言

2.2 成形件几何形状处理

2.3 模具总体结构设计

2.4 凸凹模间隙确定

2.5 模具材料的选择

2.6 模具冷却系统设计

2.7 密封的处理

2.8 冲压方向的确定

2.9 模具强度校核

2.10 本章小结

第 3 章 冷却效果数值模拟

3.1 引言

3.2 共轭传热理论

3.3 接触热阻理论

3.4 冷却效果数值模拟

3.5 冷却效果数值模拟结果分析

3.6 本章小结

第 4 章 成形过程数值模拟

4.1 引言

4.2 热冲压变形理论

4.3 成形过程数值模拟

4.4 成形过程数值模拟结果分析

4.5 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢