基于数值模拟和3D打印的热冲压模具随形水道设计制造研究

作     者：贺斌 李显达 胡平 司阳磊 盈亮 张向奎 HE Bin LI Xianda HU Ping SI Yanglei YING Liang ZHANG Xiangkui

作者机构：大连理工大学汽车工程学院大连116024 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024 

基　　金：国家自然科学基金重点(10932003) 国家自然科学基金(11102035)基金联合资助项目 国家工信部04重大专项(2011ZX04001-021) 中国博士后科学基金(2014M561223) 中央高校基本科研业务费专项资金(DUT14ZD224) 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2016年第52卷第19期

页      码：180-188页

摘      要：针对传统热冲压模具深孔对钻冷却系统冷却不均的现象,基于热冲压过程的多场耦合传热理论,提出热冲压模具随形冷却系统设计方法。利用Star-ccm+软件对热冲压冷却淬火过程进行热流固耦合模拟。以自主研发的彩虹电动汽车B-柱模具镶块为研究对象,对传统深孔对钻和新提出多种随形设计方案进行了冷却模拟分析。根据模拟结果,比较分析了不同冷却方案的冷却效果,并提出B柱模具镶块纵向随形冷却水道的优化方案,分析了优化前、后模面温度场的变化。提出运用覆膜砂3D打印造型结合传统铸造工艺的方法,制造具有随形冷却水道的热冲压模具。通过对比五种方案发现,采用纵向随形设计的热冲压模具,与冷却最差的平行随形设计相比,模面最大温度降低47.4%,模面平均温度降低40.9%,模面温度均匀性提高1.8%。根据纵向随形水道设计流程,将水道形状和位置参数R、H、r作为优化参数,模面温度场作为优化目标,对纵向随形水道进行优化,结果显示,优化后模面最大温度下降了49.8%,模面平均温度下降了46.8%,模面温度标准偏差下降了67.5%,模面温度均匀性提高了1.9%。因此,采用随形冷却的热冲压模具,有效地提高了生产加工效率和使用寿命,改善了热冲压件的平均强度和组织与力学性能的均匀性。

主 题 词：热冲压模具 随形设计 耦合模拟 3D打印 铸造 

学科分类：080503[080503] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 0701[理学-数学类] 0801[工学-力学类] 0812[工学-测绘类] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.3901/JME.2016.19.180

馆 藏 号：203194355...