沖壓成形工藝的案例
汽車消聲器連結(jié)法蘭盤沖壓成形工藝參數(shù)優(yōu)化
利用Dynaform軟件對零件沖壓過程進(jìn)行有限元數(shù)值模擬并記錄27組實驗數(shù)據(jù)。建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型并完成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練及測試，最后結(jié)合遺傳算法優(yōu)化工藝參數(shù)，得到最優(yōu)值的試驗條件為：壓邊力68kN,凸模圓角半徑12mm,摩擦系數(shù)0.12,凸凹模間隙2.5mm。經(jīng)過沖壓試驗，觀察該零件，成形質(zhì)量完好，孔口處未見明顯的開裂。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法相結(jié)合優(yōu)化法蘭盤沖壓成形工藝參數(shù)的方法尋優(yōu)范圍更大，獲取的最優(yōu)值也更加準(zhǔn)確。
關(guān)鍵詞：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);遺傳算法;參數(shù)優(yōu)化;法蘭盤;沖壓成形;
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法相結(jié)合可以解決很多參數(shù)優(yōu)化類的問題，在機械行業(yè)的應(yīng)用也越來越廣泛。利用有限元軟件Dynaform對汽車消聲器連結(jié)法蘭盤的圓孔翻邊過程進(jìn)行模擬分析，影響其成形質(zhì)量的因素主要有凸模圓角半徑、壓邊力、摩擦系數(shù)和凸凹模間隙[1]。從理論上建立起成形質(zhì)量影響因素與試驗結(jié)果的對應(yīng)關(guān)系是非常復(fù)雜的，準(zhǔn)確描述兩者之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型是很難建立的。在這種情況下，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以逼近非線性函數(shù)的特點，首先進(jìn)行法蘭盤沖壓成形工藝參數(shù)對成形結(jié)果的預(yù)測，再結(jié)合遺傳算法尋找最優(yōu)的沖壓成形工藝參數(shù)。
工藝參數(shù)的優(yōu)化常采用的方法是對正交實驗獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，選擇結(jié)果最好的實驗數(shù)據(jù)作為最優(yōu)的工藝參數(shù)。但是這種方法需要做大量的實驗，還要確保加工條件不能改變。目前關(guān)于沖壓工藝參數(shù)優(yōu)化的研究主要有：李雷等[2]利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對封頭成形工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到質(zhì)量優(yōu)異的封頭構(gòu)件。王泌寶[3]依據(jù)Autoform有限元軟件得到實驗值，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合工藝參數(shù)與質(zhì)量參數(shù)之間的關(guān)系，并依據(jù)預(yù)測均方根誤差驗證了擬合的精確性。雷艷惠等[4]構(gòu)建了鋁合金機械圓盤沖鍛工藝神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，經(jīng)過訓(xùn)練、預(yù)測驗證獲得了鋁合金機械圓盤沖鍛工藝的最佳參數(shù)。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法對法蘭盤沖壓件工藝參數(shù)的優(yōu)化未見報道。
展開 什么是熱沖壓成形技術(shù)
熱沖壓成形一般是將鋼板首先加熱到900℃左右的奧氏體后進(jìn)行沖壓，而后通過對沖壓模具快速注水實現(xiàn)零件的冷卻，通過這種熱循環(huán)和冷卻過程，鋼板的強度可以大大提高，抗拉強度由交貨狀態(tài)下的約500MPA提高到熱沖壓成形后的約1500MPa。根據(jù)工序過程的不同，熱沖壓成形可分為直接熱沖壓成形和間接熱沖壓成形兩種工藝。
（1）直接熱沖壓成形技術(shù)
熱成形鋼板下料后，不經(jīng)過預(yù)成形，直接加熱到奧氏體化溫度，然后放入模具中快速成形，一旦沖壓形狀到達(dá)預(yù)定值，零件立即被淬火硬化，見圖1。該工藝主要用于形狀較簡單且變形程度不大的工件，由于直接成形工藝成本較低，使用也最為廣泛。
圖1 直接熱沖壓成形工藝示意圖
（2）間接熱沖壓成形技術(shù)
熱成形鋼板首先在常規(guī)冷成形模具中成形到最終形狀的90%～95%，然后將預(yù)成形的零件加熱奧氏體化后熱沖壓成形和淬火硬化，工藝過程見圖2。對于一些形狀復(fù)雜或者拉延深度較大的零件，間接熱沖壓成形可以避免成形開裂，零件的預(yù)成形可以減小材料與模具之間的相對位移，從而減小模具表面在高溫下的磨損。采用鍍鋅涂層熱成形鋼的零件一般必須使用間接熱沖壓成形工藝。
圖2 間接熱沖壓成形工藝示意圖
無論是直接熱沖壓成形和間接熱沖壓成形，典型工藝過程一般都包括以下幾個工序過程：開卷落料、零件加熱、沖壓成形、淬火、激光切割、噴丸和涂油等。
a.開卷落料
現(xiàn)代沖壓工藝為了提高材料的利用率和生產(chǎn)的效率，一般會采用開卷落料的方式。
b.熱沖壓成形零件的加熱
目前主要的加熱類型包括輻射加熱、感應(yīng)加熱和電傳導(dǎo)加熱三種。
c.熱沖壓成形
熱沖壓成形最大的特點是沖壓過程是在高溫狀態(tài)下完成的，且熱沖壓時板料的溫度必須在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度以上。
目前熱沖壓工藝的發(fā)展方向是如何提高熱沖壓成形的生產(chǎn)效率，縮短成形周期。
展開 設(shè)計仿真 | Simufact助力鈑金沖壓成形工藝缺陷分析
鈑金沖壓成形工藝在汽車、航空航天、重工、電子等行業(yè)中擔(dān)任著重要成形工藝角色，沖壓件的質(zhì)量問題不僅影響產(chǎn)品美觀，還會降低制件的結(jié)構(gòu)性能以及產(chǎn)品使用壽命，因此對沖壓件的質(zhì)量缺陷控制至關(guān)重要。
鈑金沖壓件成形過程中常見的質(zhì)量問題主要有起皺、開裂、回彈、塌陷等缺陷。以上問題占沖壓件質(zhì)量整改的85%以上，模具的反復(fù)修改、維修造成模具使用壽命降低，停機時間劇增，產(chǎn)品的返工甚至報廢導(dǎo)致的生產(chǎn)成本增加、生產(chǎn)周期增加。因此在鈑金沖壓工藝設(shè)計階段利用沖壓工藝仿真軟件可以對設(shè)計的工藝方案進(jìn)行虛擬試錯，從而減少或避免沖壓缺陷問題，有效的減少試錯次數(shù)、模具修模次數(shù)，減少試制時間周期，提升工藝開發(fā)效率。而且利用專業(yè)的鈑金沖壓工藝仿真可以對已經(jīng)存在沖壓缺陷問題的工藝進(jìn)行分析軟件虛擬試錯。
simufact
鈑金沖壓成形工藝解決方案
Simufact forming金屬塑性成形及熱處理工藝仿真軟件中，針對不同的工藝類型具有不同的向?qū)Аａ槍︹k金成形工藝Simufact forming具有專業(yè)的功能模塊，可以實現(xiàn)對冷熱沖壓、深沖、壓印成形、折彎、翻邊、精沖、沖裁、旋壓等工藝過程進(jìn)行模擬。在單一軟件界面可進(jìn)行多個工位多個道次的深沖分析。
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鈑金沖壓成形工藝在汽車、航空航天、重工、電子等行業(yè)中擔(dān)任著重要成形工藝角色，沖壓件的質(zhì)量問題不僅影響產(chǎn)品美觀，還會降低制件的結(jié)構(gòu)性能以及產(chǎn)品使用壽命，因此對沖壓件的質(zhì)量缺陷控制至關(guān)重要。
鈑金沖壓件成形過程中常見的質(zhì)量問題主要有起皺、開裂、回彈、塌陷等缺陷。以上問題占沖壓件質(zhì)量整改的85%以上，模具的反復(fù)修改、維修造成模具使用壽命降低，停機時間劇增，產(chǎn)品的返工甚至報廢導(dǎo)致的生產(chǎn)成本增加、生產(chǎn)周期增加。因此在鈑金沖壓工藝設(shè)計階段利用沖壓工藝仿真軟件可以對設(shè)計的工藝方案進(jìn)行虛擬試錯，從而減少或避免沖壓缺陷問題，有效的減少試錯次數(shù)、模具修模次數(shù)，減少試制時間周期，提升工藝開發(fā)效率。而且利用專業(yè)的鈑金沖壓工藝仿真可以對已經(jīng)存在沖壓缺陷問題的工藝進(jìn)行分析軟件虛擬試錯。
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鈑金沖壓成形工藝解決方案
Simufact forming金屬塑性成形及熱處理工藝仿真軟件中，針對不同的工藝類型具有不同的向?qū)Аａ槍︹k金成形工藝Simufact forming具有專業(yè)的功能模塊，可以實現(xiàn)對冷熱沖壓、深沖、壓印成形、折彎、翻邊、精沖、沖裁、旋壓等工藝過程進(jìn)行模擬。在單一軟件界面可進(jìn)行多個工位多個道次的深沖分析。
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《沖壓成形工藝及模具設(shè)計》
《沖壓成形工藝及模具設(shè)計》
汽車B柱內(nèi)板熱沖壓成形工藝優(yōu)化的模擬分析
摘 要：針對某品牌汽車B柱內(nèi)板的成形工藝問題，研究了零件22MnB5高強度鋼的熱沖壓成形參數(shù)對成形質(zhì)量的影響，以最大減薄率、最大增厚率和最大回彈量為評價目標(biāo)，通過正交實驗和極差分析，獲得零件熱沖壓成形的最優(yōu)工藝參數(shù)，并完成最優(yōu)工藝參數(shù)的成形仿真和回彈分析，仿真結(jié)果表明零件的厚度分布均勻，零件最大減薄率為10.1%,最大增厚率為7.1%,零件的回彈量小，最大回彈量為0.714 mm,該零件成形質(zhì)量符合設(shè)計要求，表明了該零件熱沖壓成形優(yōu)化方案的可行性。
關(guān)鍵詞：B柱內(nèi)板;熱沖壓;工藝參數(shù);
目前，中國汽車工業(yè)飛速發(fā)展，汽車保有量逐年上升，同時也面臨能源、環(huán)保等問題，如何開發(fā)節(jié)能環(huán)保的“綠色汽車”受到各汽車廠商的重視[1]。實現(xiàn)“綠色汽車”的主要方法為應(yīng)用新能源、優(yōu)化引擎性能和汽車輕量化等，其中汽車輕量化是較為有效的方法。據(jù)相關(guān)研究表明，汽車質(zhì)量減少100 kg, 百公里可節(jié)省0.5 L燃油[2,3]。汽車輕量化的方法主要為材料優(yōu)化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化兩種，材料優(yōu)化是使用高性能或輕質(zhì)材料替代普通材料，例如使用高強鋼或鋁合金材料替代普通鋼鐵材料達(dá)到車身減重的目的；結(jié)構(gòu)優(yōu)化是通用對零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化達(dá)到減少材料用量[4,5,6]。汽車B柱內(nèi)板屬于鈑金件，很難通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化實現(xiàn)輕量化，采用材料優(yōu)化是比較合理的方法。高強鋼具有安全性高、成本低廉等優(yōu)點，是汽車輕量化用材應(yīng)用最廣泛的材料，但在冷沖壓成形中易出現(xiàn)開裂和回彈問題，為了解決這些問題，可采用熱沖壓成形技術(shù)[7,8]。在熱沖壓成形中板料初始溫度、模具初始溫度、壓邊力和沖壓速度等工藝參數(shù)對零件成形質(zhì)量有較大影響[9,10],因此，對熱沖壓成形工藝參數(shù)優(yōu)化具有十分重要的意義。
展開 汽車沖壓件的熱沖壓成形與冷沖壓成形的區(qū)別
沖壓件的成形有冷沖壓成形技術(shù)，還有熱沖壓成形技術(shù)。那么沖壓件的冷沖壓成形與熱沖壓成形有什么不同呢？沖壓件廠家--滄州惠豐汽車配件有限公司來為你介紹過。
熱沖壓成形是汽車沖壓件制造領(lǐng)域內(nèi)的較為選進(jìn)的技術(shù)，是國際上近幾年來出現(xiàn)的一項專門用于成形超高強度鋼板沖壓件的先進(jìn)制造技術(shù)。熱沖壓成形中所使用的鋼板是一種特殊的硼合金鋼板，這種鋼板不同于傳統(tǒng)的冷成形超高強度鋼。
現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的雙相鋼、復(fù)相鋼等冷成形高強度鋼板一般是在常溫下通過冷沖壓的方法成形，成形前后零件的顯微組織和機械強度基本不發(fā)生改變；而熱沖壓成形中所使用的鋼板在常溫下強度不很高，抗拉強度僅有400-600MPA，具有良好的塑性與可成形性。它是通過熱沖壓成形工藝進(jìn)行成形和淬火后，零件的顯微組織由原來的鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變成均勻的馬氏體，抗拉強度可以達(dá)到1500MPA以上，硬度可以達(dá)到50HRC，而且基本沒有回彈，具有很高的尺寸精度。
熱沖壓成形在鋼板中添加了硼，其目的在于提高鋼板的淬火性能，使用板料的組織轉(zhuǎn)變順利進(jìn)行。此外，為了提高材料的強度以及其它力學(xué)性能，還添加了Ti、Cr、Mo、Cu、Ni等多種合金微量元素。
展開 鈦與鈦合金沖壓成形研究進(jìn)展及應(yīng)用現(xiàn)狀
因此，亞穩(wěn)定β型鈦合金在退火或固溶狀態(tài)具有非常好的工藝塑性和冷成形性。這類合金主要包括TB2、TB3、TB5和TB8等，它們通常具有優(yōu)良的冷軋和冷成形性，可在室溫下成形中等復(fù)雜的鈑金零件，并可冷鐓鉚釘和螺栓。
綜上所述，α型鈦合金可以通過孿晶協(xié)調(diào)變形，亞穩(wěn)定β型鈦合金β相屬于體心立方結(jié)構(gòu)，可開動的滑移系較多，它們是良好的沖壓成形材料。
影響鈦與鈦合金沖壓成形的因素
影響鈦與鈦合金沖壓成形的因素，除了沖壓材料本身微觀晶體結(jié)構(gòu)外，還包括材料的宏觀力學(xué)性能、成形模具和沖壓成形工藝參數(shù)等。
鈦與鈦合金力學(xué)性能的影響
影響鈦與鈦合金沖壓成形的力學(xué)性能主要包括材料的屈強比（Rp/Rm）、延伸率（A）和杯突指數(shù)（IE）等，具體力學(xué)性能如表1所示。
沖壓成形模具的影響
由于鈦與鈦合金的彈性模量小，彎曲能力較差，因此，成形模具凸模和凹模的圓角半徑對鈦與鈦合金材料的沖壓成形有很大影響。通常凸模圓角半徑≥(4～8)t（t為板材厚度）或者更大，才能避免沖壓過程中材料開裂現(xiàn)象。增大凹模圓角半徑有利于材料的沖壓成形，但不能過大，過大會造成沖壓材料較早脫離壓邊圈，導(dǎo)致起皺現(xiàn)象提前發(fā)生，但凹模圓角半徑也不能過小，過小會造成拉裂現(xiàn)象。此外，凸、凹模間隙對沖壓力、工具磨損、切口表面質(zhì)量以及零件精度會產(chǎn)生很大影響，所以必須合理設(shè)置凸、凹模間隙，凸、凹模間隙通常按以下公式進(jìn)行計算：Z=(0.03～0.05)t，其中t為板材厚度（mm），由于鈦與鈦合金的回彈大，為了減小回彈，一般凸、凹模間隙值取下限值。
表1 影響鈦與鈦合金沖壓成形的主要力學(xué)性能
沖壓成形工藝參數(shù)的影響
壓邊間隙、壓邊力、沖壓速率和沖壓溫度對鈦與鈦合金材料沖壓成形也有很大的影響。
展開 鍛壓工藝：沖壓在機械制造中的地位及特點
沖壓既能夠制造尺寸很小的儀表零件，又能夠制造諸如汽車大梁、壓力容器封頭一類的大型零件；既能夠制造一般尺寸公差等級和形狀的零件，又能夠制造精密(公差在微米級)和復(fù)雜形狀的零件。占全世界鋼產(chǎn)60%～70%以上的板材、管材及其他型材，其中大部分經(jīng)過沖壓制成成品。沖壓在汽車、機械、家用電器、電機、儀表、航空航天、兵器等制造中，具有十分重要的地位。
沖壓件的重量輕、厚度薄、剛度好。它的尺寸公差是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需再經(jīng)機械切削即可使用。冷沖壓件的金屬組織與力學(xué)性能優(yōu)于原始坯料，表面光滑美觀。冷沖壓件的公差等級和表面狀態(tài)優(yōu)于熱沖壓件。
大批量的中、小型零件沖壓生產(chǎn)一般是采用復(fù)合模或多工位的連續(xù)模。以現(xiàn)代高速多工位壓力機為中心，配置帶料開卷、矯正、成品收集、輸送以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成生產(chǎn)率極高的全自動沖壓生產(chǎn)線。采用新型模具材料和各種表面處理技術(shù)，改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)，可得到高精度、高壽命的沖壓模具，從而提高沖壓件的質(zhì)量和降低沖壓件的制造成本。
沖壓生產(chǎn)的工藝和設(shè)備正在不斷發(fā)展，除傳統(tǒng)的使用壓力機和鋼制模具制造沖壓件外，液壓成形以及旋壓成形、超塑成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形等各種特種沖壓成形工藝亦迅速發(fā)展，把沖壓的技術(shù)水平提高到了一個新的高度。特種沖壓成形工藝尤其適合多品種的中小批量(甚至是數(shù)十件)零件的生產(chǎn)。對于普通沖壓工藝，可采用簡易模具、低熔點合金模具、成組模具和沖壓柔性制造系統(tǒng)等，組織多品種的中小批量零件的沖壓加工。
總之，沖丈夫具有生產(chǎn)率高、加工成本低、材料利用率高、操作簡單、便于實現(xiàn)機械化與自動化等一系列優(yōu)點。采用沖壓與焊接、膠接等復(fù)合工藝，使零件結(jié)構(gòu)更趨合理，加工更為方便，可以用較簡單的工藝制造出更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件。
展開 汽車五金沖壓件加工廠熱沖壓成形的技術(shù)特點
汽車五金沖壓件加工廠中熱沖壓成形是國際上近幾年出現(xiàn)的一項專門用于成形超高強度鋼板沖壓件的先進(jìn)制造技術(shù)，也是汽車沖壓件制造領(lǐng)域內(nèi)的較為先進(jìn)的技術(shù)；
五金沖壓件加工廠在熱沖壓成形中所使用的鋼板是一種特殊的硼合金鋼板，這種鋼板不同于傳統(tǒng)的冷成形超高強鋼，現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的雙相鋼、復(fù)相鋼等冷成形高強度鋼板，一般是在常溫下通過冷沖壓的方法成形；
成形前后零件的顯微組織和機械強度基本不發(fā)生改變，而熱沖壓成形中所使用的鋼板在常溫下強度不很高，抗拉強度僅有400~600MPa, 具有良好的塑性與可成形性，它是通過熱沖壓成形工藝進(jìn)行成形和淬火后，零件的顯微組織由原來的鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變成均勻的馬氏體，抗拉強度可以達(dá)到1500MPa 以上，硬度可以達(dá)到50HRC，而且基本沒有回彈，具有很高的尺寸精度，在鋼板中添加了硼，其目的在于提高鋼板的淬火性能，使板料的組織轉(zhuǎn)變順利進(jìn)行，此外，為了提高材料的強度以及其它力學(xué)性能，還添加了Ti Cr Mo Cu Ni 等多種合金微量元素；
展開 沖壓廠談?wù)勎褰?em>沖壓件拉伸成形加工那些事
如今，五金沖壓拉伸件的使用越來越多，應(yīng)用很廣泛不僅僅在工業(yè)上，生活上也開始普及了。
拉伸成型加工是利用模具將平板毛坯成形為開口空心零件的沖壓加工方法。拉伸作為主要的沖壓工序之一，應(yīng)用廣泛。用拉伸工藝可以制成圓筒形、矩形、階梯形、球形、錐形、拋物線形及其他不規(guī)則形狀的薄壁零件，如果與其他沖壓成形工藝配合，還可制造形狀更為復(fù)雜的零件。
利用五金沖壓系統(tǒng)對產(chǎn)品進(jìn)行拉伸加工，包括拉伸加工、再拉伸加工、逆向拉伸以及變薄拉伸加工等。
拉伸加工：使用壓板裝置，利用凸模的沖壓力，將平板材的一部分或者全部拉入凹模型腔內(nèi)，使之成形為帶底的容器。容器的側(cè)壁與拉伸方向平行的加工，是單純的拉伸加工，而對圓錐(或角錐)形容器、半球形容器及拋物線面容器等的拉伸加工，其中還包含擴(kuò)形加工。
再拉伸加工：即對一次拉伸加工無法完成的深拉伸產(chǎn)品，需要將拉伸加工的成形產(chǎn)品進(jìn)行再次拉伸，以增加成形容器的深度。
逆向拉伸加工：將前工序的拉伸沖壓件進(jìn)行反向拉伸，沖壓件內(nèi)側(cè)變成外側(cè)，并使其外徑變小的加工。
變薄拉伸加工：用凸模將已成形容器擠入比容器外徑稍小的凹模型腔內(nèi)，使帶底的容器外徑變小，同時壁厚變薄，既消除壁厚偏差，又使容器表面光滑。
五金沖壓拉伸件加工時注意事項：
1.五金沖壓拉伸成型加工形狀應(yīng)盡量簡略、對稱，盡可能一次拉深成形;
2.需進(jìn)行多次拉伸的零件，在確保必要的外表質(zhì)量前提下，應(yīng)答應(yīng)內(nèi)、外外表存在拉伸過程中能夠發(fā)生的痕跡;
3.在確保安裝需求的前提下，五金拉伸件側(cè)壁要有必定的斜度;
4.拉伸件的底或凸緣上的孔邊到側(cè)壁的間隔要適宜;
5.拉伸件的底與壁、凸緣與壁、矩形件四角的圓角半徑要適宜;
6.五金沖壓拉伸件的尺度標(biāo)示，不能一起標(biāo)示內(nèi)外形尺度。
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汽車鋼板沖壓件的熱沖壓成形包含多少工序
汽車鋼板沖壓件的熱沖壓成形工序通常由以下幾個工序組成：
1.落料：是熱沖壓成形中的第一道工序，把板材沖壓出所需外輪廓坯料；
2.鋼板的奧氏體化：這個過程包括加熱和保溫兩個階段。這一工序的目的在于將鋼板加熱到一個合適的溫度，使鋼板完全奧氏體化，并且具有良好的塑性。加熱所使用的設(shè)備為專用的連續(xù)加熱爐，鋼板在加熱到再結(jié)晶溫度以上之后，表面很容易氧化，生成氧化皮，這層氧化皮會對后續(xù)的加工造成不利的影響。為了避免或減少鋼板在加熱爐中的氧化，一般在加熱爐內(nèi)設(shè)置惰性氣體保護(hù)機制，或者對板料進(jìn)行表面防氧化處理。
3.轉(zhuǎn)移：指的是將加熱后的鋼板從加熱爐中取出放進(jìn)熱成形模具中去。在這一道工序中，必須保證鋼板被盡可能快地轉(zhuǎn)移到模具中，一方面是為了防止高溫下的鋼板氧化，另一方面是為了確保鋼板在成形時仍然處在較高的溫度下，以具有良好的塑性。
4.沖壓和淬火：在將鋼板放進(jìn)模具之后，要立即對鋼板進(jìn)行沖壓成形，以免溫度下降過多影響鋼板的成形性能。成形以后模具要合模保壓一段時間，一方面是為了控制零件的形狀，另一方面是利用模具中設(shè)置的冷卻裝置對鋼板進(jìn)行淬火，使零件形成均勻的馬氏體組織，獲得良好的尺寸精度和機械性能。研究表明，就目前常用的熱沖壓鋼材而言，實現(xiàn)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的最小冷卻速率為27~30℃/s，因此要保證模具對板料的冷卻速度大于此臨界值。
5.后續(xù)處理：在成形件從模具中取出以后，還需要對其進(jìn)行一些后續(xù)的處理，如利用酸洗或噴丸的方式去除零件表面的氧化皮，以及對零件進(jìn)行切邊和鉆孔。熱沖壓件由于強度太高，不能用傳統(tǒng)的手段對其進(jìn)行切邊及鉆孔加工，而必須用激光技術(shù)來完成。
熱沖壓模具設(shè)計是熱沖壓成形工藝的核心技術(shù)，它不僅要滿足零件的成形需要，而且還要具有優(yōu)異的冷卻能力，以保證汽車沖壓件獲得良好的機械性能和尺寸精度。
展開 變摩擦系數(shù)下的鋁合金板材沖壓成形無網(wǎng)格法數(shù)值模擬
沖壓成形工藝是生產(chǎn)鋁合金汽車零部件主要方法之一。由于汽車零部件結(jié)果復(fù)雜，在沖壓成形過程中，鋁合金板料處于大變形狀態(tài)，相對變形較大的區(qū)域容易產(chǎn)生拉裂、起皺、回彈等缺陷，造成鋁合金汽車零部件成形性能較差，成形精度難以控制。因此，研究汽車用鋁合金板材的沖壓成形工藝顯得尤為重要。
隨著計算機技術(shù)及有限元理論的不斷發(fā)展，使用數(shù)值仿真技術(shù)研究鋁合金板材的沖壓成形工藝越來越廣泛。在沖壓成形過程的數(shù)值仿真中，摩擦系數(shù)作為鋁合金板料和模具之間的接觸邊界條件，對板料變形及成形性能有著重要影響。目前，許多學(xué)者采用平均摩擦系數(shù)或經(jīng)驗?zāi)Σ料禂?shù)模擬鋁合金板材的沖壓成形過程。然而有學(xué)者研究指出，在鋁合金沖壓成形過程中，摩擦系數(shù)隨著成形速度及接觸壓力的變化而變化，不再是簡單的固定值。基于此，采用變摩擦系數(shù)模擬鋁合金板材的沖壓成形過程更符合實際。
近年來，無網(wǎng)格理論和技術(shù)日漸成熟，LS_DYNA、ABAQUS等大型商業(yè)軟件均加入無網(wǎng)格計算板塊，其計算精度高于有限元法，在分析材料大變形及斷裂方面有著顯著優(yōu)勢。因此，以變摩擦系數(shù)作為鋁合金板材和沖壓模具的接觸邊界條件，并選擇無網(wǎng)格耦合有限元的方法對鋁合金零部件的沖壓過程進(jìn)行仿真分析是一個更為有效的方法和途徑，而此類方法的相關(guān)研究較少見于文獻(xiàn)報道中。
本文以6016鋁合金作為研究對象，通過標(biāo)準(zhǔn)拉伸及高速拉伸試驗得到了鋁合金板材的準(zhǔn)靜態(tài)及動態(tài)力學(xué)性能；考慮成形速度及接觸壓力對鋁合金板材摩擦系數(shù)的影響，使用摩擦系數(shù)測試系統(tǒng)測試，得到了成形速度和接觸壓力介于0～900mm/s及0～26.2MPa時的變摩擦系數(shù)。基于LS_DYNA中的MAT_36各向異性材料本構(gòu)模型、有限元及無網(wǎng)格算法，以變摩擦系數(shù)作為鋁合金板材與模具的接觸邊界條件，對鋁合金發(fā)動機罩內(nèi)板零件沖壓過程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，并對數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了試驗驗證。
展開 超高強鋼汽車構(gòu)件熱沖壓成形技術(shù)與裝備
圖1 熱沖壓構(gòu)件在汽車上的應(yīng)用
圖2 熱沖壓工藝流程
目前熱沖壓成形材料主要用22MnB5，包括鋁硅（Al-10Si）鍍層、GI/GA鍍層、鋅鎳（Zn-10Ni）鍍層、復(fù)合鍍層及其他涂層和裸板。作為典型的第三代先進(jìn)高強度鋼，將中錳鋼加熱至750℃即可獲得全奧氏體組織，擴(kuò)大了熱成形工藝窗口。
熱沖壓成形技術(shù)與裝備研究進(jìn)展
本研究團(tuán)隊在中國汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金（編號：U1564202）、湖北省技術(shù)創(chuàng)新專項重大項目（編號：2016AAA053）等資助下，圍繞超高強度硼鋼熱沖壓成形機理、技術(shù)及裝備開展了相關(guān)研究。
高強鋼熱沖壓成形過程中不僅包含塑性變形過程，還包含溫度變化及組織演變過程，是一個典型的熱-力-相變耦合的過程。為準(zhǔn)確實現(xiàn)熱沖壓變形規(guī)律預(yù)測和缺陷控制，建立了耦合位錯密度和損傷演化的材料本構(gòu)模型和成形極限模型。圖3所示為耦合位錯密度的熱沖壓硼鋼高溫本構(gòu)模型。
熱沖壓汽車構(gòu)件組織性能協(xié)同控制技術(shù)
研究團(tuán)隊提出了基于急動度的伺服熱沖壓工藝設(shè)計方法，能夠有效地控制沖壓速度和成形溫度，提升成形效果；研發(fā)了低溫?zé)?em>沖壓專利技術(shù)，降低連續(xù)生產(chǎn)時的模具溫度、縮短保溫時間、節(jié)約成本；研發(fā)了熱沖壓汽車構(gòu)件組織性能協(xié)同控制技術(shù)，以改善高強度鋼板熱沖壓件綜合性能和精度；建立了A柱、B柱、C柱、前縱梁、保險杠等汽車安全結(jié)構(gòu)件熱沖壓全過程有限元模型，可以有效預(yù)測零件成形性、減薄率、馬氏體含量及抗拉強度的變化（圖4）。
圖3 耦合位錯密度的熱沖壓硼鋼高溫本構(gòu)模型
圖4 幾種不同汽車構(gòu)件的熱沖壓模擬結(jié)果
通過伺服熱沖壓及組織性能協(xié)同調(diào)控技術(shù)，對B柱等樣件進(jìn)行了試制（圖5）。
展開 沖壓件的工藝分析和工藝方案制定
五金沖壓件沖壓成形工藝分析是沖壓設(shè)計工作的重要組成部分。工藝設(shè)計主要包括沖壓件的工藝分析和工藝方案制定兩方面內(nèi)容。即對具體的沖壓零件。首先從其機構(gòu)形狀、尺寸大小、精度要求及原材料選用等方面入手，進(jìn)行沖壓的工藝性審查，必要時提出修改意見，然后根據(jù)具體的生產(chǎn)條件，并綜合分析研究個方面影響因素，從而制定出一種技術(shù)上先進(jìn)可行、經(jīng)濟(jì)上相應(yīng)合理的工藝方案。其中包括工序數(shù)量的確定、工序順序的排列、工序的組合方式確定以及與實現(xiàn)工序內(nèi)容有關(guān)的模具類型、設(shè)備規(guī)格、工藝定額的確定等。因此，沖壓的工藝設(shè)計實質(zhì)上就是制定沖壓工藝規(guī)程。
沖壓工藝規(guī)程作為表達(dá)工藝設(shè)計內(nèi)容的技術(shù)文件，既是生產(chǎn)準(zhǔn)備的基礎(chǔ)，又是模具設(shè)計部門進(jìn)行設(shè)計和生產(chǎn)管理部門用于指揮生產(chǎn)的重要依據(jù)。沖壓工藝規(guī)程的編制，是一項嚴(yán)謹(jǐn)而復(fù)雜的技術(shù)工作，它對于產(chǎn)品的質(zhì)量、成本、生產(chǎn)效率以及減輕勞動強度和保證安全生產(chǎn)都有重要影響。一種合理的工藝規(guī)程，不僅能確保產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本，而且能達(dá)到安全而方便地組織生產(chǎn)的母的。反之，若工藝規(guī)程編制得不合理，則會造成產(chǎn)品大量報廢、成本提高或使生產(chǎn)周期長、效率低、模具返工維修頻繁、不利于生產(chǎn)組織與管理等一系列的不良后果。所以，沖壓工藝規(guī)程的合理編制與設(shè)計，是沖壓生產(chǎn)前不可缺少的一項重要技術(shù)工作。
在實際生產(chǎn)中，為了能編制出合理的沖壓工藝規(guī)程，不僅要求工藝設(shè)計人員本身應(yīng)具有良好的工藝設(shè)計知識和豐富的沖壓生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，而且還要求工藝設(shè)計人員在實際工作中與產(chǎn)品設(shè)計人員、模具設(shè)計人員、模具制造工人以及沖壓生產(chǎn)工人密切配合，及時采納他們的合理化建議，不斷吸取國內(nèi)外的先進(jìn)經(jīng)驗并將其貫穿到工藝設(shè)計中。同時，在分析和制定工藝規(guī)程時，應(yīng)從工廠的具體生產(chǎn)條件出發(fā)，綜合各方面的因素后，制定出合理的沖壓工藝規(guī)程。
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