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[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

專利信息
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
地址: 201804 *** 國省代碼: 上海;31
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摘要:
搜索關鍵詞: 一種 考慮 冷卻水 溫度 變化 仿真 分析 方法
【說明書】:

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;

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