中南林业科技大学

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1、中南林业科技大学大学生研究性学习和创新性实验计划项目结题报告项目名称超高强度刚热冲压成形模具冷却系统结构的拓扑优化项目主持人郑文慧所在学校及院系中南林业科技大学机电工程学院项目级别R国家级□省级□校级立项年份2015年6月指导老师张立强联系电话13975850061填表日期2016年11月中南林业科技大学教务处制一、基本情况项目名称超高强度刚热冲压成形模具冷却系统结构的拓扑优化立项时间2015年5月完成时间2016年9月项目主要研究人员序号姓名学号专业班级所在院（系）项目中的分工1郑文慧20133830机械设计制造及其自动化一班机电工程学院项目的总体策划、

2、协调2曾箴20131564机械设计制造及其自动化五班机电工程学院热冲压成形过程仿真3郜季20131508机械设计制造及其自动化三班机电工程学院数值仿真结果分析4胡豪20121407材料成型及控制工程机电工程学院热冲压成形模具设计5田创20121422材料成型及控制工程机电工程学院模具的冷却系统的设计二、研究成果简介项目成果类型□产品□系统软件R论文R专利R其它（注：请在相应成果复选框内打“√”，其它请具体说明）项目成果名称超高强度刚热冲压成形模具冷却系统结构的拓扑优化项目研究的目的、意义：通过所学知识并结合实际钢板热冲压成形控制过程，制订超高强度钢板热冲压

3、成形工艺方案，对模具冷却系统结构进行拓扑优化设计，重点分析影响热冲压成形模具冷却效果的因素，从冷却的角度对热冲压模具的设计提供参考和指导。并分析不同冷却系统结构对热冲压成形后所得试样性能的影响规律。所以进行研究来确定最优的结构，可以有效控制零件的冷却速度，并且这对我们充分掌握和灵活运用理论知识，提高实践能力，培养团队精神有显著的作用。研究成果的主要内容、重要观点或对策建议：主要内容1、本研究选取典型超高强度钢—热冲压硼钢板22MnB5为研究对象，基于汽车车身安全部件中的典型特征件—U形件，采用理论分析和实验相结合的方法，对超高强度钢板热冲压成形模具的冷却系

4、统结构进行优化设计。2、运用冲压工艺及模具设计，模具制造工艺学，机械工程材料，有限元分析，CAD/CAE/CAM技术等所学专业课知识，分析影响热冲压成形模具冷却效果的因素，设计优化模具的冷却系统结构，在此基础上结合模具工作部件设计的主要参数设计模具，绘出模具Pro/e图，选择材料，规定合理工艺并制造模具。3、运用机械工程材料，材料科学基础，材料力学等所学专业课知识，分析在热冲压成形过程中不同冷却系统结构对超高强度硼钢板热冲压成形后工件性能的影响规律，从而确定最优冷却系统结构。4、通过Deform软件模拟仿真过程得出仿真结果，并根据相关的调研和资料，撰写专利

5、文书，申请国家实用新型专利1项。5、为分享设计经验和思想，就具体设计细节和结果撰写学术论文。成果的创新特色、实践意义和社会影响：创新特色1、对模具冷却系统进行结构优化，设计模具冷却系统管道的直径，管道到模具表面距离和管道间距。采取三因数五水平的正交试验设计25组仿真实验。2、采用DeformV11.0进行仿真，得到各组的温度场、减薄率、微观组织分布数据，进行点跟踪准确地分析对比出各因数之间的关系。3、根据仿真结果可得出最优化的冷却系统的结构设计数值，温度场的分布和冷却效果以及Martensite的转化率都具有较高的准确性和可靠性。实践意义项目组成员通过对该

6、课题的研究，广泛查阅了国内外有关此类课题的研究成果，了解了有关此类课题的研究现状，极大的提高了我们的总结归纳能力、思考能力、动手能力以及团队合作能力。在此课题研究中均锻炼了解决实际问题的能力，并且对自己所学专业有了一个纵向的了解，拓宽了自己的视野。社会影响热冲压板料到成型件的温度场的变化与微观组织密切联系，该冷却系统的冷却效果更均匀，在同等保压冷却时长下获得的马氏体致密均匀，抗拉强度达到1400～1600MPa，达到超高强度钢水平，但更加稳定，更适合工厂的高效量产。研究成果和研究方法的特色：研究成果参加湖南省第三届大学生创新实验成果展暨创新论坛1次，发表论

7、文1篇，授权实用新型专利1项。研究方法的特色1、按照对研究生做课题的要求，首先查阅本项目相关资料，采用正交实验设计与数值模拟技术相结合方法优化模具冷却系统，提高设计效率，降低设计成本。2、通过多次开会讨论以及头脑风暴，并结合国内外对此类课题的研究成果，提出了创新性的观点，并通过Pro/E三维建模将观点表示出来，通过Deform软件对成形过程模拟仿真。三、项目研究总结报告预定进度安排：第一阶段：2015年6月～2015年9月，做项目调研，寻找原理突破口。1、查阅超高强度钢热冲压成形工艺及模具设计有关专业知识及文献、2、分析模具设计所需的各个参数并确定冷却系统

8、的方式、3、选取合适的热冲压模具冷却系统拓扑优化方案4、模具冷却系