CN112906276A - 一种基于数据库的模具型面温度分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及热冲压技术领域，具体的说是一种基于数据库的模具型面温度分析方法。一种基于数据库的模具型面温度分析方法，其特征在于：具体方法如下：S1，建立模具温度数据库；S2，对实际型面进行分块及几何特征的分析；S3，计算各分块的温度；S4，显示各分块的温度；S5，温度变化过程及保压时间确定。同现有技术相比，提供一种基于数据库的模具型面温度分析方法，利用模面温度数据库，可快速的分析热冲压模面温度，确定各种冷却水道设计下需要的保压时间，根据分析结果，使用者可优化热冲压模具的冷却水道设计。

Description

一种基于数据库的模具型面温度分析方法
技术领域
本发明涉及热冲压技术领域，具体的说是一种基于数据库的模具型面温度分析方法。
背景技术
汽车热冲压零件，一般采用自动化生产线来提升生产效率，每个冲次包括进料、冲压、保压冷却、取件等过程，其中保压冷却是一个淬火过程，通过模具上冷却水带走板料、模具上的热量。保压冷却时间对热冲压零件的效率、成形后材质有决定性作用。模具上冷却水道的设计、冷却水道的流速，以及板料自身的温度和板厚，对模具冷却到特定温度所需的时间有重要的影响。模具型面温度分析方法对冷却系统的设计非常重要。模面温度太高，板料上的热量不能及时带走，会影响成形材质，并且模面温度越来越高，会降低模具寿命。如果在特定的时间内，模面温度不能下降到设定温度之下，必须调整水道设计。
当前可采用有限元方法来分析模面温度，但由于模具尺寸大，网格多，计算量大，导致分析时间长，影响这种方法在热冲压模具冷却水道优化方面的应用。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，提供一种基于数据库的模具型面温度分析方法，利用模面温度数据库，可快速的分析热冲压模面温度，确定各种冷却水道设计下需要的保压时间，根据分析结果，使用者可优化热冲压模具的冷却水道设计。
为实现上述目的，设计一种基于数据库的模具型面温度分析方法，其特征在于：具体方法如下：
S1，建立模具温度数据库：建立一个可调参数的基础仿真模型，采用有限元仿真模型进行对应模温计算，把参数和模温计算结果组成一个模具温度数据库；
S2，对实际型面进行分块及几何特征的分析：将模具型面根据侧壁区、法兰区、圆角区进行分区；然后把每个区分成若干块，保证每块面积下至少一条冷却水管；再次对各分块面积通过截面分析法，分析出冷却水管几何参数；
S3，计算各分块的温度：根据步骤S2识别的型面分块特征，分析在板料初始温度、板料厚度条件下，各分块模面的温度；
S4，显示各分块的温度：根据步骤S3得出的各分块模面的温度，通过不同的颜色对每个分块模面进行温度显色标识；
S5，温度变化过程及保压时间确定：通过计算若干个保压时间，来确定每个分块模面温度，使得最高温度低于设定温度时的最小保压时间，并记录该最小保压时间为最终确定的保压时间。
所述的步骤S3中，当各分块的几何特征与数据库不完全匹配时，则通过线性插值的方法，得出各分块模面的温度。
所述的步骤S5中，当保压时间过长，则需要调整冷却水管的设计参数和水流速度；其中，保压时间控制在16秒以内。
所述的步骤S5中，保压时间一般计算6s, 8s,12s,14s,16s。
所述的步骤S2中，分析出冷却水管几何参数；所述的各项参数包括冷却水管与型面之间的距离、冷却水管的直径、相邻两水管之间的距离等。
所述的步骤S1中，所述的参数包括板料的初始厚度、初始温度，模具内水管直径、水管离型面距离、相邻水管间距以及在模具上分区、水管流速、保压时间。
本发明同现有技术相比，提供一种基于数据库的模具型面温度分析方法，利用模面温度数据库，可快速的分析热冲压模面温度，确定各种冷却水道设计下需要的保压时间，根据分析结果，使用者可优化热冲压模具的冷却水道设计。
附图说明
图1为调参数的基础仿真模型图。
图2为模具上所取的截面示意图。
图3为截面上的水道分布示意图。
图4为型面在截面上的分断处理示意图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明做进一步的说明。
如图1，所示一种基于数据库的模具型面温度分析方法，其特征在于：具体方法如下：
S1，建立模具温度数据库：建立一个可调参数的基础仿真模型，采用这个有限元仿真模型进行对应模温计算，把参数和模温计算结果组成一个模具温度数据库。这些参数主要包括板料的初始厚度、初始温度，模具内水管直径、水管离型面距离、相邻水管间距以及在模具上分区等，还包括水管流速、保压时间等。
表1是数据库的一部分。显示在下面参数下，在不同的保压温度下，经过8个冲次，型面上的温度。
表1
板厚(mm) 板料初始温度(℃) 水管直径（mm） 水管速度(m/s) 水管与型面距离(mm) 水管之间间距(mm) 保压时间(s) 模面温度(℃)
1.5 750 8 3 12 16 8 118.6
1.5 750 8 5 12 16 8 113.4
1.2 750 8 3 12 16 8 84.9
1.2 750 8 5 12 16 8 80.3
1.5 750 8 3 11 16 8 113.3
1.5 750 8 5 11 16 8 108.1
通过大量的仿真，可建立各种情况下的数据库。并且这个数据库可逐渐扩充，以提高仿真精度。
S2，对实际型面进行分块及几何特征的分析：将模具型面根据侧壁区、法兰区、圆角区进行分区；然后每个区分成多块，保证每块面积下至少一条冷却水管；再次对各分块面积通过截面分析法，分析出冷却水管及型面的各项参数；
S3，计算各分块的温度：根据步骤S2识别的型面分块特征，分析在板料初始温度、板料厚度条件下，各分块模面的温度。
S4，显示各分块的温度：根据步骤S3得出的各分块模面的温度，通过不同的颜色对每个分块模面进行温度显色标识；
S5，温度变化过程及保压时间确定：通过计算若干个保压时间，来确定每个分块模面温度的颜色，使得最高温度低于设定温度时的最小保压时间，并记录该最小保压时间为最终确定的保压时间。
步骤S3中，当各分块的几何特征与数据库不完全匹配时，则通过线性插值的方法，得出各分块模面的温度。
这些几何特征与数据库的特征可能不是完全吻合。如果完全吻合，直接读取其温度。如果不完全吻合，通过两组参数之间插值，确定出型面温度。常见的几何参数，基本上都可直接查找出对应的温度。比如型面距离8mm,10mm，但9mm没有，可通过线性插值，得到模面温度。
步骤S5中，当保压时间过长，则需要调整冷却水管的的设计参数和水流速度。保压时间一般要控制在16秒以内。
步骤S5中，保压时间一般计算6s, 8s,12s,14s,16s。
步骤S2中，对各分块面积通过截面分析法，分析出冷却水管几何参数，包括水管直径、水管离型面距离、相邻水管间距等。
如果保压时间太长，需要调整水道设计参数和水流速度，来优化热冲压模具冷却水道。
实施例：
本发明的关键，在于建立模温数据库，包括板料几何参数、模具几何参数、水道几何参数、水道流速等组合条件下，模具型面上的温度。
本发明通过一个实际模具的截面上模具温度的分析，来说明这个发明的实施方法。如图2所示，对于整个零件来说，采用同样的思路，可取更多截面，从而可得到整个零件的模温分布。
如图3所示，是一副模具上所取的一个截面，可以看到水管的分布，板厚等信息。
对所取的截面进行分段，提取每段的信息，包括水道直径、水管间距、水管离型面距离；模具圆角半径及角度大小等。并取出截面上水道流速的结果。
如图4所示，把这个截面按几何特征进行分段处理，如图中该截面可以分为9段。
对各分断，分析各段水管的几何特征，确定出几何特征后，根据数据库的内容，就可确定出各种保压时间下，模具的模温，如表2所示，为部分数据。
表2
Figure 1

Claims (6)

1.一种基于数据库的模具型面温度分析方法，其特征在于：具体方法如下：
S1，建立模具温度数据库：建立一个可调参数的基础仿真模型，采用有限元仿真模型进行对应模温计算，把参数和模温计算结果组成一个模具温度数据库；
S2，对实际型面进行分块及几何特征的分析：将模具型面根据侧壁区、法兰区、圆角区进行分区；然后把每个区分成若干块，保证每块面积下至少一条冷却水管；再次对各分块面积通过截面分析法，分析出冷却水管几何参数；
S3，计算各分块的温度：根据步骤S2识别的型面分块特征，分析在板料初始温度、板料厚度条件下，各分块模面的温度；
S4，显示各分块的温度：根据步骤S3得出的各分块模面的温度，通过不同的颜色对每个分块模面进行温度显色标识；
S5，温度变化过程及保压时间确定：通过计算若干个保压时间，来确定每个分块模面温度，使得最高温度低于设定温度时的最小保压时间，并记录该最小保压时间为最终确定的保压时间。
2.根据权利要求1所述的一种基于数据库的模具型面温度分析方法，其特征在于：所述的步骤S3中，当各分块的几何特征与数据库不完全匹配时，则通过线性插值的方法，得出各分块模面的温度。
3.根据权利要求1所述的一种基于数据库的模具型面温度分析方法，其特征在于：所述的步骤S5中，当保压时间过长，则需要调整冷却水管的设计参数和水流速度；其中，保压时间控制在16秒以内。
4.根据权利要求1所述的一种基于数据库的模具型面温度分析方法，其特征在于：所述的步骤S5中，保压时间一般计算6s, 8s,12s,14s,16s。
5.根据权利要求1所述的一种基于数据库的模具型面温度分析方法，其特征在于：所述的步骤S2中，分析出冷却水管几何参数；所述的各项参数包括冷却水管与型面之间的距离、冷却水管的直径、相邻两水管之间的距离等。
6.根据权利要求1所述的一种基于数据库的模具型面温度分析方法，其特征在于：所述的步骤S1中，所述的参数包括板料的初始厚度、初始温度，模具内水管直径、水管离型面距离、相邻水管间距以及在模具上分区、水管流速、保压时间。
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