B柱热成形模具设计论文

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1热冲压成形技术简介

板料放到加热炉进行加热，加热要均匀，温度达到900℃。通过机器手把加热好的料片送到带有冷却系统的模具中进行冲压成形，模具闭合后保压5~10s，使板料在模具内快速冷却淬火（模具的温度控制在200℃左右范围内），钢板内部组织从奥氏体转化成马氏体。制件温度降至80~150℃左右取出。最后用激光切割机切割出最终的制件。采用热成形技术生产的制件具有强度高、尺寸精度高、成形质量好等特点。已经广泛应用于汽车前后保险杠、A柱、B柱、C柱、车顶构架、车底通道框架、仪表台支架、以及车门内板、车门防撞梁等构件的生产。

2某车型B柱热成形模具设计

2.1制件介绍热成形制件的主要结构特征是在冲压方向上没有负角，不需要翻边整形等工序，能够一次能成形到位，

2.2B柱的热成形工艺分析

（1）工艺设计。热成形的工艺一般需要落料、成形、修边冲孔等工艺，修边冲孔工序一般采用激光切割的方法实现。成形工序的结构一般分为上模、下模、压料芯（或者托料芯），与冷冲压的成形类似，热成形制件生产时主要采用高速液压压机或者伺服机械压机，在成形过程中需要一定的保压时间，生产效率比较低，一般4~6次/min。所以，在工艺设计时一般一模多件，从而提高生产效率。

（2）工艺分析。在工艺设计完成后，要对工艺进行CAE分析。主要应用Autoform、Dynaform等软件。该B柱是用Autoform软件分析的。在分析过程中最关键的是材料的特性参数的输入，由于热成形制件在成形过程中，内部组织由奥氏体转化成马氏体，材料的机械性能也在不断的发生变化。所以，不是一条简单的特性曲线。为了进行CAE分析，通过实验，根据不同温度、不同微观组织的变化，将材料参数简化成多条特性曲线输入材料参数后，要对一些特性参数及运动过程进行设置。如：室温为20℃、模具温度设置90℃、润滑系数0.4、板料温度900℃、网格单元采用壳单元及热传导率等，设置完成后进行计算。

2.3B柱的热成形模具设计

（1）模具结构设计。热成形的模具是热成形过程中最重要的设备之一，热成形模具设计也是热成形技术的关键技术之一。热成形在生产过程中,由于加热后的板料在成形过程中会使模具温度不断升高，为了把模具温度控制到一定的范围内，必须对模具进行冷却。这就需要模具设计时，要设计合理的冷却管道，通过冷却水对模具进行冷却，使模具保持一定的温度。如图9所示，是设计完成的某B柱热成形模具。

（2）模具冷却系统分析。冷却系统是热成形模具设计的重点，也是难点。冷却系统设计的是否合理直接影响着热成形生产的品质。是某B柱热成形模具下模的冷却系统，在设计冷却系统时，既要保证模具均匀冷却，也要保证合理冷却时间，使热成形板料在冷却过程中，内部组织能够有效的转化。冷却系统设计完成后，要对冷却系统进行CAE分析，对冷却系统进行优化。

3结论

热成形技术作为汽车车身制造领域的先进技术，已经得到了国外主要汽车公司的验证，也得到了国内汽车制造公司的认可，市场前景非常广阔。我国应加大该项技术的推广应用，来提高我国汽车的碰撞安全性，实现车身轻量化设计，从而减少能源消耗、减少环境污染，使我国汽车工业的制造水平达到一个新的更高水平。

作者：袁立峰王运单位：北京汽车股份有限公司