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论文类型：期刊论文

发表时间：2016-08-30

发表刊物：机械工程学报

收录刊物：EI、PKU、ISTIC、CSCD、Scopus

卷号：52

期号：19

页面范围：180-188

ISSN号：0577-6686

关键字：热冲压模具;随形设计;耦合模拟;3D打印;铸造

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。