汽車熱沖壓模具冷卻系統(tǒng)仿真優(yōu)化的驗(yàn)證

輕量化能夠減少汽車燃油消耗和尾氣排放，同時(shí)提高汽車的安全性和舒適性。選用高強(qiáng)度鋼板或超高強(qiáng)度鋼板替代傳統(tǒng)的低碳鋼用于汽車零部件的制造，是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的一種常用方法。使用傳統(tǒng)的沖壓成形技術(shù)對(duì)高強(qiáng)度鋼板或超高強(qiáng)度鋼板進(jìn)行加工時(shí)，在沖壓件邊緣處可能產(chǎn)生裂紋和開口，同時(shí)成形后板件的回彈量較大，不利于裝配。因而，開始采用熱沖壓技術(shù)。熱沖壓技術(shù)需要采用專門的冷卻系統(tǒng)對(duì)熱沖壓成形后的板件進(jìn)行淬火，實(shí)現(xiàn)對(duì)成形后板件迅速、均勻的冷卻。為了形成良好的熱沖壓板件，則需要對(duì)熱沖壓模具的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

對(duì)熱沖壓模具的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，需要對(duì)熱沖壓的冷卻過程進(jìn)行仿真。由于熱沖壓冷卻過程是一個(gè)熱機(jī)械過程，因而對(duì)其仿真十分復(fù)雜。建立仿真模型前，確定影響冷卻性能的主要因素為冷卻液流動(dòng)通道的直徑、冷卻液通道與模具表面的距離（接觸則認(rèn)為距離為零）、相鄰冷卻液通道的距離。建立仿真模型時(shí)，先建立冷卻系統(tǒng)的幾何有限元模型，并設(shè)定影響冷卻性能主要因素的取值范圍。利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）軟件對(duì)所建立的幾何有限元模型進(jìn)行CFD分析。通過CFD分析，確定冷卻性能相關(guān)影響因素的最優(yōu)值。

通過將優(yōu)化后的冷卻系統(tǒng)冷卻性能與汽車沖壓生產(chǎn)線的實(shí)際參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，仿真結(jié)果與實(shí)際結(jié)果相似，驗(yàn)證了仿真優(yōu)化的有效性。

刊名：Journal of Physics（英）

刊期：2016年第734期

作者：A Zakaria et al

編譯：陳丁躍