本文關鍵詞：超高強度鋼板熱成形模具冷卻水道結構及強度數(shù)值模擬研究

  更多相關文章： 模具強度 數(shù)值模擬 模具結構優(yōu)化 熱沖壓模具

【摘要】：熱沖壓成形技術是將板材加熱到奧氏體化溫度,經(jīng)過一段時間保溫實現(xiàn)完全奧氏體化,在成形的同時進行淬火獲得馬氏體組織,使得低屈服強度的鋼板轉化成超高強度的零件。通過以上定義可知熱沖壓模具需要實現(xiàn)兩項任務:第一,成形高溫板材;第二,對板材進行淬火使其發(fā)生充分的馬氏體組織轉變。要使高溫奧氏體化的板材進行淬火冷卻而獲得馬氏體組織,模具內是否設計冷卻水道非常關鍵,若設計冷卻水道這又必然會降低模具的機械強度,模具要能正常服役成形高溫板材并保壓,其必須滿足一定的機械強度。因此對熱沖壓模具進行冷卻水道結構及模具強度分析具有重要的現(xiàn)實意義。本文以BR1500HS超高強度鋼板曲底槽型件熱沖壓模具為研究載體。首先使用ABAQUS建立流-固耦合數(shù)值模型,分析了模具冷卻水道結構參數(shù)對淬火過程中溫度場的影響,得出在不考慮生產(chǎn)效率的小批量生產(chǎn)過程中,熱沖壓模具可以不設計冷卻水道;在連續(xù)大批量熱沖壓生產(chǎn)中,熱沖壓模具必須設計冷卻水道。接著使用DEFORM建立模具強度分析數(shù)值模型,研究了模具冷卻水道結構參數(shù)對模具強度的影響,得出了在進行熱沖壓模具設計時應優(yōu)先考慮水道直徑和水道中心距模具表面距離對模具強度的影響;為保證模具強度冷卻水道直徑應小于等于8mm以及冷卻水道到模具表面最小實體厚度與相鄰冷卻水道之間最小實體厚度應盡可能相當。使用ABAQUS建立熱應力數(shù)值模型,分析模具在不同溫度條件下的熱應力,得出模具的熱應力主要集中分布在模具底部冷卻水道周圍;在選用H13鋼為熱沖壓模具材料時,模具最高溫度應小于等于650℃。最后總結了熱沖壓模具設計原則,根據(jù)該原則對曲底槽型件進行熱沖壓模具設計并進行實驗驗證,對實驗結果與模具工作過程中受力情況進行分析,得出所設計的模具其強度是符合設計要求的,但模具分塊方式不合理;該曲底槽型件凸模在寬度方向上不適合進行分塊設計而在長度方向上可進行分塊設計;該曲底槽型件凹模在長度方向與寬度方向都不適合進行分塊設計,因而凹�？赏ㄟ^設計成整體式或避免在拉應力較大面進行分塊,從而改善其強度提高模具使用壽命。
【關鍵詞】：模具強度 數(shù)值模擬 模具結構優(yōu)化 熱沖壓模具
【學位授予單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG305
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1.緒論10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 高強鋼板熱沖壓技術國內外發(fā)展現(xiàn)狀11-15
• 1.3 ABAQUS算法介紹15-16
• 1.4 課題背景及意義16
• 1.5 課題主要研究內容和技術路線16-20
• 1.5.1 研究內容16-17
• 1.5.2 技術路線17-20
• 2.強度理論基礎20-30
• 2.1 經(jīng)典強度理論20-23
• 2.1.1 最大拉應力理論20-21
• 2.1.2 最大伸長線應變理論21
• 2.1.3 最大切應力理論21-22
• 2.1.4 形狀改變比能理論22-23
• 2.2 近代強度理論23-30
• 2.2.1 單剪強度理論23-26
• 2.2.2 雙剪強度理論26-27
• 2.2.3 統(tǒng)一強度理論27-30
• 3.冷卻水道結構對保壓淬火過程中溫度場影響分析30-48
• 3.1 模型建立30-33
• 3.1.1 三維模型的建立30-31
• 3.1.2 有限元模型建立31-33
• 3.2 正交試驗及其結果分析33-42
• 3.2.1 實驗方案的設計33-34
• 3.2.2 制件溫度場分析34-37
• 3.2.3 凸模溫度場分析37-39
• 3.2.4 凹模溫度場分析39-41
• 3.2.5 冷卻水溫度場分析41-42
• 3.3 實驗驗證與分析42-46
• 3.4 本章小結46-48
• 4.熱沖壓成形模具強度分析48-66
• 4.1 實驗方案與模型建立48-51
• 4.1.1 H13熱作模具鋼介紹48-49
• 4.1.2 實驗方案與有限元模型的建立49-51
• 4.2 模具強度正交試驗分析51-55
• 4.2.1 實驗方案的設計51-52
• 4.2.2 模具Damage值分析52-55
• 4.3 模具應力應變分析55-60
• 4.3.1 凸模應力應變分析55-57
• 4.3.2 凹模應力應變分析57-60
• 4.4 顯著的冷卻水道結構參數(shù)對模具強度的影響60-63
• 4.4.1 冷卻水道直徑對模具強度的影響60-61
• 4.4.2 冷卻水道中心距模具表面距離對模具強度的影響61-63
• 4.5 本章小結63-66
• 5.熱沖壓成形模具熱應力分析66-70
• 5.1 模型的建立66-67
• 5.2 凸模熱應力分析67-68
• 5.3 凹模熱應力分析68-69
• 5.4 本章小結69-70
• 6.物理實驗與模具壽命改善70-82
• 6.1 熱沖壓模具設計原則總結與模具設計70-73
• 6.2 物理實驗73-76
• 6.3 模具壽命改善76-81
• 6.3.1 模具成形過程中受力分析76-80
• 6.3.2 模具壽命改善方案80-81
• 6.4 本章小結81-82
• 7.結論與展望82-84
• 7.1 結論82-83
• 7.2 展望83-84
• 致謝84-86
• 參考文獻86-90
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文及取得的研究成果90-91

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 穆學杰;邊慧光;;橡膠嚙合轉子冷卻水道的有限元分析[J];世界橡膠工業(yè);2013年04期

2 李亞敏;劉洪軍;;任意布置冷卻水道的鋅基合金塑料模具試制[J];模具工業(yè);2006年02期

3 盧義強,李德群,肖景容;具有任意柱形冷卻水道注塑模的冷卻過程模擬分析[J];塑料工業(yè);1994年06期

4 李志強;李曉橋;王敦旭;張賀臣;;連鑄結晶器冷卻水道設計思路[J];鑄造設備研究;2007年04期

5 張蔭朗;塑料注射模具的冷卻水道設計[J];模具通訊;1980年02期

6 郭鐵良;塑料模具是否開設冷卻水道的判別[J];航天工藝;1987年01期

7 袁立;趙建柱;;鋅合金塑料模具中冷卻水道的埋設工藝[J];新技術新工藝;1990年01期

8 李信洪,袁立,農克儉,趙建柱;預埋冷卻回路大型鋅合金吹塑模[J];模具工業(yè);1990年05期

9 劉鵬;劉洪軍;李亞敏;;MPI環(huán)境下注塑模隨形冷卻水道的設計與分析[J];新技術新工藝;2009年08期

10 陶明康;王華昌;鄭志鎮(zhèn);李建軍;;基于UG的注射模冷卻水道快速設計[J];模具工業(yè);2012年06期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 徐華鵬;注塑模具多孔隨形冷卻水道設計成形研究[D];重慶大學;2016年

2 劉碩;超高強度鋼板熱成形模具冷卻水道結構及強度數(shù)值模擬研究[D];重慶理工大學;2016年

3 孫紅飛;發(fā)動機缸蓋冷卻水道流場及冷卻特性的分析研究[D];北京交通大學;2010年

4 吳成龍;基于3D打印的隨形冷卻水道注塑模設計與制造技術研究[D];華南理工大學;2015年

5 何寅;隨形冷卻水道注塑硬模快速制造方法的研究[D];湖北工業(yè)大學;2012年

6 王勇;注塑模隨形冷卻優(yōu)化設計及分型制造方法的研究[D];湖北工業(yè)大學;2013年

7 閔全釗;基于埋管法的隨形冷卻注塑模關鍵技術研究[D];華南理工大學;2015年

8 黃佑天;S195柴油機自然冷卻水道優(yōu)化[D];廣西大學;2013年

9 王建和;灌水器精密注塑模具設計理論與方法[D];華中科技大學;2006年

，

本文編號：845015