汽车热冲压模具冷却系统仿真优化的验证

轻量化能够减少汽车燃油消耗和尾气排放，同时提高汽车的安全性和舒适性。选用高强度钢板或超高强度钢板替代传统的低碳钢用于汽车零部件的制造，是实现汽车轻量化的一种常用方法。使用传统的冲压成形技术对高强度钢板或超高强度钢板进行加工时，在冲压件边缘处可能产生裂纹和开口，同时成形后板件的回弹量较大，不利于装配。因而，开始采用热冲压技术。热冲压技术需要采用专门的冷却系统对热冲压成形后的板件进行淬火，实现对成形后板件迅速、均匀的冷却。为了形成良好的热冲压板件，则需要对热冲压模具的冷却系统进行优化。

对热冲压模具的冷却系统进行优化，需要对热冲压的冷却过程进行仿真。由于热冲压冷却过程是一个热机械过程，因而对其仿真十分复杂。建立仿真模型前，确定影响冷却性能的主要因素为冷却液流动通道的直径、冷却液通道与模具表面的距离（接触则认为距离为零）、相邻冷却液通道的距离。建立仿真模型时，先建立冷却系统的几何有限元模型，并设定影响冷却性能主要因素的取值范围。利用计算流体动力学（CFD）软件对所建立的几何有限元模型进行CFD分析。通过CFD分析，确定冷却性能相关影响因素的最优值。

通过将优化后的冷却系统冷却性能与汽车冲压生产线的实际参数进行对比，结果发现，仿真结果与实际结果相似，验证了仿真优化的有效性。

刊名：Journal of Physics（英）

刊期：2016年第734期

作者：A Zakaria et al

编译：陈丁跃