热模锻是将坯料加热(温度一般是1000～1200℃)到再结晶温度以上,再把加热的金属坯料放入预热(温度一般为200～350℃)模具的型腔内,在强大的压力和一定的速度作用下,迫使金属产生大的塑性变形,从而获得所需形状的工件。在锻造过程中,模具将受到反复的机械载荷和热载荷的作用,最终引起模具失效。常见的模具失效形式有开裂、磨损、变形、腐蚀、热疲劳和机械疲劳等。其中最容易发生失效的位置是承受载荷较大的模具型腔和工件的接触面以及润滑和散热不理想的区域。随着现代工业的发展,热模锻在制造业中仍占有重要地位。热锻模具的失效及延长热锻模的寿命是个很复杂的问题,在很多因素上还没有形成完整的定量和定性分析。本文以普通圆柱体开式热模锻为例,对其进行有限元分析,得出其上模的温度场分布,研究温度对模具寿命的影响。本文在热模锻的实验研究、生产经验和调查统计的基础上,分析热锻模具的失效形式和失效机理,总结了国内外热锻模寿命研究方面的现状及不足之处,并总结了喷雾技术和锻造中润滑技术的研究现状,阐述了数值模拟、温度场求解的基本理论。此外,还介绍了MSC.SuperForge软件的基本特点。使用MSC公司的有限元软件MSC.SuperForge,对普通圆柱体开式热模锻进行数值模拟,将模具与工件一起进行有限元分析。考虑到上模、下模、工件的不同温度,它们本身之间以及和与外界的热交换,对上模的整个工作行程进行瞬时动态分析,使数值模拟结果更加符合实际。通过一次模锻过程的模拟,得到了上模在锻造过程中不同时刻的温度场分布,总结它们的变化规律,分析温度变化对模具失效的影响,发现温度场分布是造成模具损伤的重要因素,且其主要影响集中在模具型腔表面很薄的范围。另外,还对模具型腔表面温度进行了系统的模拟分析,通过改变技术参数,研究了工件初始温度、压力机速度、模具初始温度、摩擦系数等对模具型腔表面最高温度的影响规律。最后利用最小二乘法对模拟结果进行曲线拟合得出了模具表面温度与工艺参数之间的函数关系,给出了数学表达式,为提高模具的使用寿命,优化模具表面结构提供了理论依据。依据热模锻生产的实际情况和本文的理论分析以及数值模拟结果,设计出一套喷雾系统把冷却液和水基润滑液喷射到模具型腔表面,用于对模具高温表面进行冷却和润滑,防止模具的早期失效,延长模具的使用寿命。本文对热模锻过程进行了系统的数值模拟,理论严谨,并得出完整的结论,这一工作将有助于模具失效理论进一步完善与发展。设计的喷雾冷却润滑系统安全、可靠,完成对模具的冷却和润滑,可以延长模具的使用寿命,提高锻件质量。