[發明專利]一種基于CAE仿真技術的模具淬火冷卻多次循環分析方法

在審

• 申請號: 202110606813.5
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113283097A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 楊陽;李瓊;劉芬;黃子怡;李羅雄
• 申請（專利權）人: 湖南工業職業技術學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00;G06F119/08;G06F119/18
• 代理公司: 長沙明新專利代理事務所(普通合伙) 43222
• 代理人: 葉舟

本發明公開了一種基于CAE仿真技術的模具淬火冷卻多次循環分析方法，包括以下步驟：利用三維建模軟件設計出模具的三維工具體模型；將三維工具體模型導入模擬分析軟件中劃分網格；進行材料參數設置；進行產品沖壓模擬前檢查，判斷設置的材料參數是否合理；提交軟件運算，進行沖壓仿真模擬冷卻循環分析；步驟六：分析結束后根據產品型面的三坐標掃描檢測數據判斷是否符合產品圖紙公差要求；步驟七：將模擬模具水道的三維工具體模型輸出，用于開發模具。本發明涉及的一種基于CAE仿真技術的模具淬火冷卻多次循環分析方法，能夠極大程度上縮減項目整體開發周期，降低設計成本，提升后期試模的達成率，縮短客戶交期。

技術領域

本發明屬于熱沖壓技術領域，特別涉及一種基于CAE仿真技術的模具淬火冷卻多次循環分析方法。

背景技術

車身輕量化是實現汽車節能減排的有效途徑之一，超高強鋼熱成形件在提高車身安全性的同時，能夠大幅降低車身重量。

將鋼板加熱至930℃以上，材料均勻奧氏體化后，保溫100秒～200秒，保證奧氏體晶粒的均勻細化。使用機械手臂將加熱后的鋼板從加熱爐中快速轉移至模具型腔內進行沖壓淬火，模具閉合后保壓壓力逐漸增大，使上下模具能較好的貼合鋼板進行淬火，此過程伴隨著鋼材溫度快速降低，材料屈服強度升高，彈性模量變大。在300～400℃時，組織開始由奧氏體向馬氏體轉變，零件應力、應變場逐步改變。最終開模時，零件會產生一定回彈，淬火后奧氏體完全轉變為完全馬氏體組織，抗拉強度1500Mpa，伸長率5％～8％，能大幅提高車身抗碰撞性能，避免外部碰撞對于乘客艙的過度侵入，保護乘客安全。在模具內非等溫成形時，由于冷卻速度不一致導致熱效應，熱成形后材料收縮的不一致性是引起回彈的主要因素。所以熱成型模具技術的核心問題在于對模具保壓淬火過程中的產品冷卻速率和鑲塊溫度的控制，在沖壓過程中鋼板加熱至930℃后放入模具，熱量大部分由模具型腔內的鑲塊傳遞至冷卻系統中，少部分熱量在鋼板轉移過程中擴散到空氣中，還有一部分殘留在產品內部，制件后產品溫度分布不均勻，內部熱應力堆積，且出模后產品冷卻速率不一致，使產品可能出現性能缺陷且不能很好的發現并控制。

在熱成型連續生產過程中，存在以下問題：熱沖壓淬火循環生產過程中，因為熱量的堆積，模具鑲塊溫度開始快速升高，產生模具熱點，鑲塊溫度長時間處在高溫下且不能快速均勻冷卻，鑲塊溫度過高使產品淬火工藝失效，導致產品力學性能無法達到1500Mpa強度。冷卻速度過小，奧氏體會轉變為珠光體或貝氏體而得不到馬氏體組織，使產品的組織性能、均勻性被破壞，強度大幅降低。冷卻速度是熱成形過程控制的關鍵，當冷卻速度超過臨界冷卻速度時，回彈急劇增大。冷卻速度過大會導致成形件回彈甚至開裂。冷卻速度越大，板材表里溫差越大，回彈角越大。

綜上所述，急需一種基于CAE仿真技術的模具淬火多次冷卻循環的分析流程以解決現有技術中存在的不足問題。

發明內容

鑒于以上熱成型工藝現有技術的不足之處，本發明要解決的技術問題在于一種基于CAE仿真技術的模具淬火冷卻多次循環的分析流程，能夠有效地分析熱成型沖壓淬火循環過程中產品溫度及模具溫度的快速變化，從而更好的優化前期模具設計質量和把控后期生產的穩定性。

為達到以上效果，本發明的技術方案為：

一種基于CAE仿真技術的模具淬火冷卻多次循環分析方法，包括以下步驟：

步驟一：利用三維建模軟件設計出模具的三維工具體模型；

步驟二：將三維工具體模型導入模擬分析軟件中劃分網格；

步驟三：進行材料參數設置，在導入過程中設置板料的材料屬性、板料厚度、板料成型時的溫度及熱交換和材料摩擦系數、沖床的沖壓速度和沖壓行程；

步驟四：進行產品沖壓模擬前檢查，判斷設置的材料參數是否合理；

步驟五：提交軟件運算，進行沖壓仿真模擬冷卻循環分析；