基于液压机工作原理分析了热冲压成形阶段冲压设备的能量流动和转化过程,通过量化电机、液压泵、管路和液压缸的效率以及各部分的能量损失,建立了用以描述热冲压成形总能耗功率的能量流动模型。结合能量流动模型,综合考虑了成形过程中快降、慢降压制、保压、慢速开模、快速回升和等待等各阶段的能耗模式,分析了各阶段的能耗特性,准确地反映了热冲压成形过程的实际能耗。在此基础上提出了一种基于历史成形数据预测新零件成形能耗的方法,该方法采用多元线性拟合技术构建预测模型,在工业验证中典型零件的预测结果显示误差小于8%,证实了该方法的有效性。

针对热冲压产线能耗高、耗时长等问题,综合考虑热冲压产线实际生产流程和能耗,构建了热冲压产线生产节拍-能耗协同管控模型。通过在典型箱式加热炉产线上开展超高强钢B柱热冲压成形试验验证了该模型的精度。试验结果表明,热冲压产线生产节拍-能耗协同管控模型产线生产节拍预测误差不超过1.4%,连续生产模式下的能耗预测误差不超过3.6%,单件单节拍模式下的能耗预测误差不超过2.4%。该模型可实现对热冲压产线生产节拍、能耗的精确预测和产线能效比的量化评估。