一种热冲压模具水道的设计方法和装置

技术领域

本申请涉及电子数字数据处理技术领域，尤其涉及一种热冲压模具水道的设计方法和装置。

背景技术

制造零件采用的热冲压工艺，包括通过模具内的冷却水道对零件进行冷水冲压，来实现零件的淬火冷却。为了保证冷却后零件各部位的性能均匀，对应零件不同部位的每个分支冷却水道，在同一时间对零件的降温作用必须相同。对于随零件形状设计的模具，由于模具弯头处和直管处的冷水流量与冲水压强不同，当零件形状复杂时，使用纯理论进行水道设计的计算量较大，成本较高，但精度不高。而单独使用仿真方法进行分析时，需要根据管径的不同反复修改整个模具内每个水道的尺寸，同样具有计算量大，成本高，精度不高的问题，不利于提升和改进零件性能。

发明内容

本申请通过提供一种热冲压模具水道的设计方法，解决了热冲压模具冷却水道在设计和优化过程中，计算量大，精度低，成本高的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种热冲压模具水道的设计方法，所述设计方法包括：

基于零件的外部轮廓，获取分支水道的初始特征参数；

获取每个所述分支水道的入口压强和出口压强，以确定每个所述分支水道的压强损失；

基于所述初始特征参数和所述压强损失建立水道热仿真模型；

通过零件的保压参数修正所述水道热仿真模型，以获取所述分支水道的实际特征参数。

进一步，所述初始特征参数包括，所述分支水道的类型、位置、尺寸、角度；

所述基于零件的外部轮廓，获取分支水道的初始特征参数包括：

在所述零件外侧，设置与所述零件外表面形状相似的不规则形水道，所述不规则形水道由不同类型的所述分支水道衔接而成。

进一步，所述类型包括直形水道和弧形水道；

所述设计方法包括通过以下公式获取所述直形水道的压强损失：

其中，Q

进一步，所述水道热仿真模型通过仿真软件建立和修正。

进一步，所述保压参数包括：所述零件的最高温度，以及所述最高温度对应保压压强；

所述通过零件的保压参数修正所述水道热仿真模型包括，

将多组所述保压参数输入所述水道热仿真模型；

根据热仿真模型的热成像图形调整所述初始特征参数，直至所述热成像图形外边缘上每一点到所述零件外侧的距离相等。

进一步，所述设计方法还包括：在热仿真模拟前，设置保压时间大于等于8s，直至所述最高温度低于200℃，初始的保压压强为3000kN。

进一步，所述获取所述分支水道的实际特征参数包括，在修正后的所述水道热仿真模型中，获取所述直形水道的实际半径和所述弧形水道的实际弯度。

第二方面，本申请提供了一种热冲压模具水道的设计装置，所述设计装置包括，

第一模块，用于基于零件的外部轮廓，获取分支水道的初始特征参数；

第二模块，用于获取每个所述分支水道的入口压强和出口压强，以确定每个所述分支水道的压强损失；

第三模块，用于基于所述初始特征参数和所述压强损失建立水道热仿真模型；

第四模块，用于通过零件的保压参数修正所述水道热仿真模型，以获取所述分支水道的实际特征参数。

第三方面，本申请提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面任一所述的方法步骤。

第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面中任一所述的方法步骤。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

在本发明实施例中，首先基于零件的外部轮廓，获取分支水道的初始特征参数；接着获取每个所述分支水道的入口压强和出口压强，以确定每个所述分支水道的压强损失；然后基于所述初始特征参数和所述压强损失建立水道热仿真模型；最后通过零件的保压参数修正所述水道热仿真模型，以获取所述分支水道的实际特征参数。本方法简化了热冲压模具冷却水道的设计流程，通过热仿真修正分支水道的特征参数，从而实现提升模具的设计精度，降低设计成本，随之带来有利于零件性能提升和改进的技术效果。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。

在附图中：

图1示出了本发明实施例中的方法步骤流程示意图；

图2示出了本发明实施例中直形水道中保压压强与直形水道直径的关系；

图3示出了本发明实施例中弧形水道中保压压强与弧形弯头角度的关系；

图4示出了本发明实施例中的电子结构设备示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

为了解决热冲压模具冷却水道在设计和优化过程中，计算量大，成本高的技术问题，本实施例提供了如图1所示的一种热冲压模具水道的设计方法，方法包括步骤S101—步骤S104。

S101，基于零件的外部轮廓，获取分支水道的初始特征参数；

S102，获取每个所述分支水道的入口压强和出口压强，以确定每个所述分支水道的压强损失；

S103，基于所述初始特征参数和所述压强损失建立水道热仿真模型；

S104，通过零件的保压参数修正所述水道热仿真模型，以获取所述分支水道的实际特征参数。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

首先执行步骤S101,基于零件的外部轮廓，获取分支水道的初始特征参数。

具体来讲，在连续生产过程中，为保证连续冲压的热冲压零件迅速从具有较高温度的初始温度冷却至室温以下的目标温度，需要在热冲压模具中不断通入冷却水，通过冷水与高温零件持续进行热交换，达到对零件降温冷却的目的。不同的厂家对零件冷却的目标温度要求不同，绝大多数厂家要求冷却至100℃以下即可。

在需要进行冷却的零件外侧，设置与所述零件外表面形状相似的不规则形水道，所述不规则形水道由不同类型的所述分支水道衔接而成。

实施例一中所要获取的初始特征参数包括，分支水道的类型、位置、尺寸、角度。

实施例一涉及的分支水道类型包括直形水道和弧形水道；记录直形水道的起始点坐标和终点坐标以确定直形水道的长度；记录弧形水道的圆心坐标和半径，从而确定所述分支水道的位置。

在初始阶段，设置所述不规则形水道在水平方向上每一点到所述零件外表面的垂直距离相等；对于直形水道，这个预设的垂直距离就是直形水道的初始直径，在这里先根据相似零件水道直径的经验值来设定；对于弧形水道，将这个预设的垂直距离作为弧形水道的初始半径。

接着，根据根据弧形水道的圆心坐标和初始半径确定弧形水道的弯头角度和弧线长度。

执行步骤S102,获取每个所述分支水道的入口压强和出口压强，以确定每个所述分支水道的压强损失。

分析不同压强和直径时，弯角处的压强损失可以通过仿真分析获得，直形水道处的压强损失可以通过理论公式计算获得。在直形水道处，压强随着管道的长度增加而损失增加；在弯头处，压强损失较大。同时，不同的弯头相交角度导致压强损失值不同。因此需要进行仿真分析不同弯头的压强损失值。然后再计算整个水道的压强损失总值。

所述设计方法包括通过以下公式获取所述直形水道的压强损失：

其中，Q

根据经验值预先设定分支管道的流量，入口压强和出口压强可以在相应入口和出口处通过压强测量仪获得。

依照上述方法计算各分支管道的压强损失，模具主入水口的主入口压强值可以通过以下公式获取：

p

式中，p

执行步骤S103,基于所述初始特征参数和所述压强损失建立水道热仿真模型。

在获取了每个分支水道的类型、位置、尺寸、角度，入口压强，出口压强，压强损失，以及主入水口的主入口压强后，将以上数据输入软件建立水道热仿真模型。

此时的模型数据并不准确，从模拟的初始热成像图形上，零件附近的热辐射区尚未均匀分部。

因此接着执行步骤S104,通过零件的保压参数修正所述水道热仿真模型，以获取所述分支水道的实际特征参数。

所述保压参数包括：所述零件的最高温度，以及所述最高温度对应保压压强。

所述通过零件的保压参数修正所述水道热仿真模型包括：

将以下多组所述保压参数输入所述水道热仿真模型；

在热仿真模拟前，设置保压时间等于8s，如果该模型到了最高保压压强仍然不能使得零件出模最高温度低于200℃，那么需要延长保压时间，如将保压时间延长至10s或12s。在新的保压时间下，继续用该模型进行调节。直至所述最高温度低于200℃，初始的保压压强为3000kN。

接着根据热仿真模型的热成像图形调整所述初始特征参数，直至所述热成像图形外边缘上每一点到所述零件外侧的距离相等。

如附图2所示，为设置入口流量为0.001m

如附图3所示，为设置入口流量为0.001m

将此时水道热仿真模型中所述直形水道的实际半径和所述弧形水道的实际弯度记录下来，结合之前确定的每个分支水道的长度、位置，完成该零件对应的模具设计。

作为一种可选的实施方式，本实施例还提供一种热冲压模具水道的设计装置，所述设计装置包括：

第一模块，用于基于零件的外部轮廓，获取分支水道的初始特征参数；

第二模块，用于获取每个所述分支水道的入口压强和出口压强，以确定每个所述分支水道的压强损失；

第三模块，用于基于所述初始特征参数和所述压强损失建立水道热仿真模型；

第四模块，用于通过零件的保压参数修正所述水道热仿真模型，以获取所述分支水道的实际特征参数。

通过本实施例提供的方法或装置，简化了热冲压模具冷却水道的设计流程，通过热仿真修正分支水道的特征参数，从而实现提升模具的设计精度，降低设计成本，随之带来有利于零件性能提升和改进的技术效果。

实施例二

基于相同的发明构思，本申请实施例二提供一种电子设备，如附图4所示，包括存储器304、处理器302及存储在存储器304上并可在处理器302上运行的计算机程序，所述处理器302执行所述程序时实现上述一种热冲压模具水道的设计方法的步骤。

其中，在图4中，总线架构(用总线300来代表)，总线300可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线300将包括由处理器302代表的一个或多个处理器和存储器304代表的存储器的各种电路链接在一起。总线300还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口306在总线300和接收器301和发送器303之间提供接口。接收器301和发送器303可以是同一个元件，即收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器302负责管理总线300和通常的处理，而存储器304可以被用于存储处理器302在执行操作时所使用的数据。

实施例三

基于相同的发明构思，本发明实施例三提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述一种热冲压模具水道的设计方法的步骤。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的电子设备中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

以上所述的仅是本申请的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本申请结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本申请的保护范围，这些都不会影响本申请实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。