型冷却系统流场分析热冲压模具的散论计算结果为，基于流场分析求得的水道壁面对流传热系数同理论计算值相近，误差为，说明将软件求解的对流传热系数用于模温分析可靠可信实际零件模温分析试验与仿真热成形试验热冲压流程如图所示，首先根据目标零件形状对成形件进行板料线估计后经落料机完成落料由于未经处理的板料在加热过程中产生的氧化皮会影响成形性及淬火效果，所以对板料进行防氧化处理后，将板料推进加热炉加热至，保温以保证板料能够均匀奥氏体化经机械手流速分析计算出的测试模型表面各处的对流传热系数分布云图如图所示表时水的热物理性质图对流传热系数分布云图图为条件下水管模型表面边线上沿轴线方向的对流传热系数分布，由图可知，该模型表面对流传热系数主要介于图剖面线上对流传热系数分布对流传热系数准确性验证对流传热系数理论计算公式如下公式式中为对流传热系数为流体热导率为努赛尔数，无量纲数为水管直径，当时，水管内流体流动处于强紊流考虑流场分布差异影响模温分析方法研究金属工业论文处的对流传热系数然后，通过次开发软件进行数据处理，将计算的对流传热系数文件转换为可识别的关键字数据格式文件，用于定义模具和冷却水在管壁处的对流传热最后，在中完成冲压成形和保压淬火的仿真计算，获得热冲压模具及板料的温度场数据上述分析方法发挥了软件在流体分析方面的优势，同时利用软件在成形仿真和模温分析方面的长处图考虑实际流场的热成形模温分析流程图对流传热系数理论与仿真对比仿真分复杂，局部流速存在差异，仿真时采用平均传热系数不再合适仿真分析能否获得和生产实际致性较好的结果主要取决于仿真边界条件的设臵，模具同冷却水之间的对流传热系数作为传热边界条件之，它的设臵至关重要本文首先将传热系数仿真值和理论计算结果进行对比，证明采用基于流场分析求解的传热系数来定义冷却水同模具的对流传热的可行性其次将基于流场分析求解对流传热系数的模温分析结果同基于传热系数平均值的分析结果及热冲压实际生产线上的冷却效强度的同时能有效减轻质量在热成形过程中板料加热到时完全奥氏体化，具有良好的成形性，成形后在模具中保压淬火完成向马氏体组织的转变，强度大大提高由于热成形模具的水道结构复杂，零件局部可能由于水道设计不合理导致淬火冷却速率不够，不能形成马氏体，这会导致零件各个部位的材质不同冷却水道的设计是热成形模具开发中的关键技术，模温仿真分析方法可以用来评估冷却水道的冷却效果，优化水道设计近年来，研究者对热冲压成形件起皱开裂及微观组织等成形摘要针对复杂成形件的热冲压模具提出种考虑流场分布差异影响的模温分析方法通过流场分析计算出冷却水道管壁各节点处的对流传热系数，计算过程中考虑了水道结构所导致的流场分布差异对传热能力的影响利用完成板料成形及保压淬火过程的仿真模拟，获取板料上的温度数据以柱边梁为研究对象将仿真分析结果同热冲压生产线上的实际冷却效果进行对比结果表明，考虑流场影响的模温分析结果中高温区域的分布和实测致，个温度监测点处最大温高参考文献张德军热成型高强钢技术及成型模具的分析内燃机与配件，刘雪飞，贾卓翰，张谦，等超高强度钢板热冲压成形同步淬火相变不均匀性影响因素分析塑性工程学报，黄超群模具温度对汽车柱变强度热成形零件过渡区的影响锻压技术，刘迪辉，万雨娴，张文甲热冲压模具冷却系统流速均匀优化研究锻压技术，辛志宇，高乃平，朱彤热冲压模具冷却系统数值模拟研究热加工工艺，薛克敏，孙大智，李萍，等超高强钢热冲压成形工艺及试验中国机械工程，整体水道结构复杂沿程压力损失大，导致的局部流速偏低而形成局部高温区域图种仿真方法分析结果对比图水管壁面处邻近区域对流传热系数相近，忽略单元尺寸可认为传热系数是连续变化的，故邻近区域温度值变化不大，次冲压结束后，在仿真模型中选取和实际成形板料位臵相近区域内的多个节点，提取节点温度并求其平均值，作为监测点对应的温度仿真值，用于同实际板料上个监测点的温度实测值进行对比采用种分析方法的仿真值和实际测量结果对比如图所示图节点温度及误差间，便于热像仪测量，故在此区域选取监测点，温度监测点分布如图所示图温度随时间变化曲线图柱边梁大头背侧温度分布图温度监测点分布用于模温分析的网格质量检查结果见表，其中模具面体网格单元个，模具传热分析主要研究模具及板料上的温度分布，忽略模具自身在成形过程中的微形变，将上下模具定义为刚体设臵求解时间步为，容差为，仿真中能量比率为，误差为表模具面体网格质量检查结果结果与讨论采用种模温分析方法得到的仿真结果如图所示由图可知，基于流速分析求解得到的对流传热系数直接用于模温分析对基于求解得到的对流传热系数求平均值，再进行仿真分析两者区别在于，方法中的流场分析过程考虑了水道结构的影响，对于复杂零件的热冲压模具或多腔模具而言模具内部管道之间的转接变径及流量分配等都会对流场产生影响，导致流场分布存在差异性，突出表现在局部管道流速偏低，流速的变化将导致水管表面上对流传热系数表现出明显的差异，最终影响保压结束后板料上的温度分布图为冷却水道考虑流场分布差异影响模温分析方法研究金属工业论文伟，张立强，暂志伟，等超高强度钢热冲压成形过程仿真研究锻压技术，张辉，潘爱琼，李世云板料热冲压成形工艺参数影响分析与试验研究热加工工艺，张兴中，黄文，刘庆国传热学北京国防工业出版社，王东生高强度钢板热冲压成形模具设计规范中国金属通报，刘迪辉，杨思，高鹤萱，张银海，郭照宇考虑实际流场的热冲压模具模温分析方法湖南大学学报自然科学版，基金湖南省自然科学基金资助项目考虑流场分布差异影响模温分析方法研究金属工业论文仿真值下降结论基于流速分析求解的对流传热系数和理论计算值相比误差较小，为定义模具同冷却水在壁面处的对流传热提供了新途径，特别是针对复杂形状零件及多腔模具的传热仿真分析采用基于流场分析求解对流传热系数的模温分析方法能够考虑由管道结构所导致的流场差异对冷却效果的影响，仿真中高温区域及个温度监测点的温度值和实际结果吻合较好，个监测点最大误差为，平均误差为，相比于采用平均传热系数的仿真方法，仿真精度得到提传热系数的设臵由于整个冷却系统内部的最高温差为，随温度变化的水的热物性参数对传热系数的影响较小，为了进步弱化水的参数变化的影响，本文在仿真分析过程中采用水在时的参数进行流场分析，并计算对流传热系数基于流场分析求解的对流传热系数以表格文件导出用于模温分析，局部节点对流传热系数见表，在相邻区域传热系数值比较接近，不同区域会因流速不同导致传热系数差值较大表局部节点对流传热系数由表可知，冷却水道表面对流传热系数分布存值图中，仿真表示基于流场分析的仿真结果，仿真表示基于对流传热系数平均值的仿真结果，对应误差分别为误差和误差可知，仿真中的结果和实际测量结果致性较好，最大误差为，平均误差为仿真中最大误差为，平均误差为相比于仿真及实测结果，仿真中整体温度下降，表明热冲压模具在监测区域水道流速偏低，导致模具和冷却水的传热减弱，这是温度实测值比较高的原因而仿真由于对传热系数求平均后增大了监测区域的传热系数值，传热能力增强，使温流场分析的仿真结果呈形分布和实际冷却效果吻合较好在实际热冲压过程中导致板料温度偏高的因素主要包括模具镶块拼接处的管道间隙水管到形面的距离以及冷却水道结构所导致的局部流速偏低热冲压模具般采用独立镶块加工再拼装的方式制造，在拼接处管距较大，冷却效果不佳出于对模具强度考虑，凸凹模圆角处水管到模面的距离会适当增大，热阻增大，热量集聚在模具圆角处导致局部温度偏高模具镶块独立加工，局部结构的不合理设计以及较多的转接接头会使上节点处温度随时间变化曲线由图可知，首次冲压时冷却水主要用于给冷模具降温，结束后节点温度维持在左右，接近模具初温，表明首次冲压过程中，冷却水并未发挥太大的作用第次冲压后节点温度趋于接近，继续多次冲压后传热过程将趋于平衡，本文中选择次冲压结束后的仿真值和实测值进行对比图为保压结束后采用热像仪拍摄的柱边梁大头背侧的温度分布，高温区域特征明显，呈形分布柱边梁大头背侧温度分布图中呈形分布的深色区域面积大且位于侧壁在差异，联立公式得到对流传热系数和相关物理参数之间的关系如表所示表传热系数和参数间的关系注表中∝为正比符号，表示传热系数和以相应物理参数为底数的幂函数值之间的正比关系由表可知，当流体类型选定后，可改变的只有流速和管道直径，其中传热系数正比于流速的次方，因此流速的改变对传热系数的影响十分显著表和表综合表明，对热成形模具进行传热分析研究时，应考虑由管道结构导致的流速差异的影响模温分析采用种方法对热冲压模具进行模温分析基于考虑流场分布差异影响模温分析方法研究金属工业论文热主要依赖于模具内部的冷却系统冷流体快速流经管道，高热板料传递到模具中的热量通过同冷流体的对流传热被带走如果热成形模具冷却系统设计不合理，连续冲压时模具体中将产生严重的热聚集，使得板料对应区域奥氏体向马氏体的转化受到影响，导致力学性能变差同时也更容易出现因冷却速率不致而产生翘曲变形因此热成形模具冷却系统的设计至关重要，能否通过模温分析发现其设计缺陷以及验证冷却系统的设计能否满足冷却效率的要求主要取决于模具体同冷流体在壁面处对完成板料进模过程，本例实际入模温度为，在靠近板料过程中上模运动速度为，成形速度为冷却水入口平均温度为，出口平均温度为，出入口压差为单腔理论冲压力，模具初温，板料厚度，保压时间图热冲压流程图热成形仿真有限元模型创建目前冷却管道的开设方式主要分为铸造式镶拼