B柱熱成形模具設(shè)計論文

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1熱沖壓成形技術(shù)簡介

板料放到加熱爐進行加熱，加熱要均勻，溫度達到900℃。通過機器手把加熱好的料片送到帶有冷卻系統(tǒng)的模具中進行沖壓成形，模具閉合后保壓5~10s，使板料在模具內(nèi)快速冷卻淬火（模具的溫度控制在200℃左右范圍內(nèi)），鋼板內(nèi)部組織從奧氏體轉(zhuǎn)化成馬氏體。制件溫度降至80~150℃左右取出。最后用激光切割機切割出最終的制件。采用熱成形技術(shù)生產(chǎn)的制件具有強度高、尺寸精度高、成形質(zhì)量好等特點。已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車前后保險杠、A柱、B柱、C柱、車頂構(gòu)架、車底通道框架、儀表臺支架、以及車門內(nèi)板、車門防撞梁等構(gòu)件的生產(chǎn)。

2某車型B柱熱成形模具設(shè)計

2.1制件介紹熱成形制件的主要結(jié)構(gòu)特征是在沖壓方向上沒有負角，不需要翻邊整形等工序，能夠一次能成形到位，

2.2B柱的熱成形工藝分析

（1）工藝設(shè)計。熱成形的工藝一般需要落料、成形、修邊沖孔等工藝，修邊沖孔工序一般采用激光切割的方法實現(xiàn)。成形工序的結(jié)構(gòu)一般分為上模、下模、壓料芯（或者托料芯），與冷沖壓的成形類似，熱成形制件生產(chǎn)時主要采用高速液壓壓機或者伺服機械壓機，在成形過程中需要一定的保壓時間，生產(chǎn)效率比較低，一般4~6次/min。所以，在工藝設(shè)計時一般一模多件，從而提高生產(chǎn)效率。

（2）工藝分析。在工藝設(shè)計完成后，要對工藝進行CAE分析。主要應(yīng)用Autoform、Dynaform等軟件。該B柱是用Autoform軟件分析的。在分析過程中最關(guān)鍵的是材料的特性參數(shù)的輸入，由于熱成形制件在成形過程中，內(nèi)部組織由奧氏體轉(zhuǎn)化成馬氏體，材料的機械性能也在不斷的發(fā)生變化。所以，不是一條簡單的特性曲線。為了進行CAE分析，通過實驗，根據(jù)不同溫度、不同微觀組織的變化，將材料參數(shù)簡化成多條特性曲線輸入材料參數(shù)后，要對一些特性參數(shù)及運動過程進行設(shè)置。如：室溫為20℃、模具溫度設(shè)置90℃、潤滑系數(shù)0.4、板料溫度900℃、網(wǎng)格單元采用殼單元及熱傳導(dǎo)率等，設(shè)置完成后進行計算。

2.3B柱的熱成形模具設(shè)計

（1）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計。熱成形的模具是熱成形過程中最重要的設(shè)備之一，熱成形模具設(shè)計也是熱成形技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。熱成形在生產(chǎn)過程中,由于加熱后的板料在成形過程中會使模具溫度不斷升高，為了把模具溫度控制到一定的范圍內(nèi)，必須對模具進行冷卻。這就需要模具設(shè)計時，要設(shè)計合理的冷卻管道，通過冷卻水對模具進行冷卻，使模具保持一定的溫度。如圖9所示，是設(shè)計完成的某B柱熱成形模具。

（2）模具冷卻系統(tǒng)分析。冷卻系統(tǒng)是熱成形模具設(shè)計的重點，也是難點。冷卻系統(tǒng)設(shè)計的是否合理直接影響著熱成形生產(chǎn)的品質(zhì)。是某B柱熱成形模具下模的冷卻系統(tǒng)，在設(shè)計冷卻系統(tǒng)時，既要保證模具均勻冷卻，也要保證合理冷卻時間，使熱成形板料在冷卻過程中，內(nèi)部組織能夠有效的轉(zhuǎn)化。冷卻系統(tǒng)設(shè)計完成后，要對冷卻系統(tǒng)進行CAE分析，對冷卻系統(tǒng)進行優(yōu)化。

3結(jié)論

熱成形技術(shù)作為汽車車身制造領(lǐng)域的先進技術(shù)，已經(jīng)得到了國外主要汽車公司的驗證，也得到了國內(nèi)汽車制造公司的認可，市場前景非常廣闊。我國應(yīng)加大該項技術(shù)的推廣應(yīng)用，來提高我國汽車的碰撞安全性，實現(xiàn)車身輕量化設(shè)計，從而減少能源消耗、減少環(huán)境污染，使我國汽車工業(yè)的制造水平達到一個新的更高水平。

作者：袁立峰王運單位：北京汽車股份有限公司