第42卷第9期 Vol. 42No.9
压技术假
FORGING & STAMPING TECHNOLOGY
基于Deform的热成形冷却系统优化
邹伟12，张立强
2017年9月 Sep-2017
（1.中南林业科技大学机电工程学院，潮南长沙410004；2.潮南财经工业职业技术学院，湖南衡阳421002）
摘要：以22MnBS高强度钢U形件为例，建立B柱热冲压有限元模型，并通过Deform-3D软件对热冲压过程进行数值模拟。设定保压结束后U形件的最大减薄率以及最大温差作为评价指标，基于数值模拟和3因素5水平正交实验方法，分析了在多指标因素不同水平下冷却系统参数对保压结束后U形件的最大减薄率以及最大温差大小和分布规律的影响，获得参数的优化组合：冷却管道直径为8.5mm，两管道孔中心间距为30mm，
管道孔中心与模具型面距离为13mm。
通过热冲压实验，得
到保压结束后U形件的最大温差为124.5℃，
最大减薄率为4.73%，要
验证了优化参数组合的有效性，为热冲压模具冷却系统
设计优化提供了理论参考、
关键词：热冲压；冷却系统；数值模拟；正交实验；高强度钢；U形件 DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940, 2017. 09, 006
中图分类号：TG305
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2017）09-0030-05
OptimizationoncoolingsysteminthehotstampingbasedonDeform
Zou Wei'-2, Zhang Liqiang
( 1. College of Mechanical and Electrical Engineering, Central South University of Forestry and Technology, Changsha
410004, China; 2. Hunan Financial & Industrial Vocationnal-Technical College, Hengyang 421002, China)
Abstract : For U shaped part of high strength steel 22MnB5, a finite element model of hot stamping for B-pillar was established, and the hot stamping process was simulated by Deform software. Then, the maximum thinning ratio and the maximum temperature difference of U-shaped part after holding pressure process were set as evaluation indexes, and the influences of cooling system parameters on their size and distribution were analyzed under different levels of the multi-index factors based on the numerical simulation and orthogonal experiment with three-factor and five-level. Finally, the optimal parameter combination was obtained with the pipeline diameter of @8. 5 mm, the dis-tance between two pipelines of 30 mm and the distance between the pipeline center and the die surface of 13 mm. The experimental results show that the maximum temperature difference of U-shaped part is 124. 5 °C , and the maximum thinning ratio is 4. 73% . Thus, the feasi-bility of the optimal parameter combination is verified, and a theoretical reference is provided for the parameter design of cooling system in hot stamping dies.
Key words : hot stamping; cooling system; numerical simulation; orthogonal experiment; high-strergth steel ; U shaped part
随着大气污染日益严重和人们对汽车安全性能意识的提高，将具有轻量化、高强度及良好抗撞性能的高强度钢应用于车身制造是未来的发展趋势[1]。但其硬化指数与伸长率比较低，采用传统冲压成形工艺会造成开裂、回弹等不良问题。热冲压
收稿日期：20170408；修订日期：20170705
基金项目：湖南省教育厅资助科研项目（13B145）；潮南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目；潮南省高校科技创新团队支持计划资助
作者简介：邹伟（1991-），男，学士，硕士研究生 E-mail: 429606865@ q- com
通讯作者：张立强（1978-），男，博士，副教授万方数据il；xlq2k1103@126.cm
成形技术是将高强度钢加热至奥氏体化，随后板料放置在带有冷却系统的模具上快速完成高温下冲压成形、保压萍火，得到具有马氏体组织的高性能成形件。冲压得到的成形件的屈服强度大约为 1000MPa，抗拉强度可达1500MPa2]。近几年，学者们对影响热冲压模具冷却系统中的不同因素进行了不同程度的研究：HoffimannH等[3]基于遗传算法，利用热力耦合算法计算了热成形过程的传热和冷却速率；代尚军(4)建立了热冲压冷却系统模型，探究了模具相关参数对板料温度分布的影响，但在实际热冲压成形过程中，因冲压模具冷却系统相关参数设计不合理，导致热冲压过程板料不同部位的冷却速率不同，不利于形成均勾分布的马氏体组