[發明專利]一種考慮冷卻水溫度變化的模溫仿真分析方法

在審

• 申請號: 202111581464.2
• 申請日: 2021-12-22
• 公開（公告）號: CN114398728A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 劉迪輝;唐雪;徐子寰;王小康
• 申請（專利權）人: 上海博匯模具有限公司;浙江博匯汽車部件有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 上海專益專利代理事務所(特殊普通合伙) 31381
• 代理人: 方燕娜;王雯婷

本發明涉及熱沖壓模具的冷卻技術領域，具體地說是一種考慮冷卻水溫度變化的模溫仿真分析方法。一種考慮冷卻水溫度變化的模溫仿真分析方法，具體方法步驟如下：采用建模軟件UG進行幾何模型的建立；通過網格劃分軟件Hyper Mesh對建模軟件UG建立的模型進行網格的劃分；導出CFD格式；導入到有限元分析軟件Ansys中，進行熱固流耦合分析；溫度及熱傳導系數，并輸出；輸入至有限元分析軟件Ansys中，進行分析模型；利用有限元仿真分析軟件Lsdyna進行多次沖壓仿真，得到最終精確的模溫結果。同現有技術相比，這套模溫分析方法中，不僅考慮沖壓中板料厚度的變化、接觸先后的變化、以及保壓力對模溫分析結果的影響，而且考慮了冷卻水流速變化、冷卻水溫度變化對模溫的影響。

技術領域

本發明涉及熱沖壓模具的冷卻技術領域，具體地說是一種考慮冷卻水溫度變化的模溫仿真分析方法。

背景技術

汽車輕量化是全球汽車發展的趨勢。車身采用熱沖壓零件，是實現車身輕量化的重要途徑之一。熱沖壓把板料加熱到高溫，在成形后需要快速冷卻，對材料進行淬火，才能達到所需要的強度。板料上的熱量主要靠模具上的冷卻水帶走，在模具鑲塊內部要布置大量的冷卻水管。

熱沖壓模具冷卻水道是否能夠達到所需的效果，可以通過仿真技術進行分析。采用熱沖壓模溫分析的目的，是為了發現冷卻水道設計中存在的問題，并在前期設計中加以避免，否則會導致模具設計的失敗。

熱沖壓模具溫度的分析，目前都采用了大量的近似方法，比如忽略到冷卻水流速對模溫的影響，忽略掉水管與模面間隙對模溫的影響，忽略掉冷卻水溫度對模溫的影響等，甚至忽略掉成形過程以及成形參數對模溫的影響。這些因素會導致模溫分析結果和實際結果存在比較大的差異，對熱沖壓冷卻水道設計的指導所起作用有限。

熱沖壓模溫的準確仿真分析特別重要，但由于常規商業仿真軟件的缺陷，模溫仿真精度有待進一步的提高。傳統的幾種仿真方法，不能考慮流速差異帶來的傳熱量的變化，或者不能考慮冷卻水在吸收熱量后，冷卻水溫度發生變化，而導致其換熱系數、模具的傳熱方式發生改變。模溫分析精度，會影響熱沖壓冷卻水道設計的有效性，在某些情況下，可能導致水道設計，不能滿足降低模溫的要求，導致模具溫度高，無法實現高效的生產。

發明內容

本發明為克服現有技術的不足，提供一種考慮冷卻水溫度變化的模溫仿真分析方法，這套模溫分析方法中，不僅考慮沖壓中板料厚度的變化、接觸先后的變化、以及保壓力對模溫分析結果的影響，而且考慮了冷卻水流速變化、冷卻水溫度變化對模溫的影響。

為實現上述目的，設計一種考慮冷卻水溫度變化的模溫仿真分析方法，包括建模軟件UG、網格劃分軟件Hyper Mesh、有限元分析軟件Ansys，其中有限元分析軟件Ansys包括仿真分析軟件Fluent及有限元仿真分析軟件Lsdyna，其特征在于：具體方法步驟如下：

（1）采用建模軟件UG，對包含冷卻水管的上、下模具及板料進行幾何模型的建立；

（2）通過網格劃分軟件Hyper Mesh對建模軟件UG建立冷卻水管的上、下模具及板料的三維實體模型進行幾何的前處理以及網格的劃分；

（3）將步驟（2）中劃分好的網格導出CFD格式；

（4）將導出的CFD格式導入到有限元分析軟件Ansys的仿真分析軟件Fluent中，并設置求解模型的邊界條件以及初始化條件，進行熱固流耦合分析；

（5）熱固流耦合分析后，輸出冷卻水管內的各個節點的溫度及熱傳導系數，并通過仿真分析軟件Fluent輸出；

（6）將輸出后的數據輸入至有限元分析軟件Ansys的有限元仿真分析軟件Lsdyna中，進行分析模型；

（7）利用有限元仿真分析軟件Lsdyna進行多次沖壓仿真，得到最終精確的模溫結果。

所述的步驟（2）中，板料的前處理以及網格的劃分的具體步驟如下：

（21）對冷卻水管的幾何模型進行幾何前處理；

（22）對冷卻水管進行網格劃分；