熱沖壓成形模具
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
熱沖壓成形模具的實例教程
熱沖壓成形量產模具設計流程如圖5所示，采用autoform、pam stamp2G等軟件進行對熱沖壓成形過程進行快速成形模擬和冷卻過程模擬，利用熱沖壓成形鋼板的高溫流變曲線、高溫摩擦系數、FLD等參量進行成形模擬，采用Fluent、Ansys等軟件進行模具冷卻效果模擬，保證熱成形模具長期工作熱平衡性。這一過程實際是熱力學、機械學耦合模擬。將模擬結果作為模具設計方案確定的重要依據。
圖5 熱沖壓成形量產模具設計流程
熱沖壓成形模具型面設計要點如下：
（1） 模具型面主要卻決于產品數據，并根據客戶對零件的技術要求，制定合適的模具加工精度和公差，并應考慮熱脹冷縮及回彈的影響，對模具型面采取合適補償方案；同時熱沖壓鋼板高溫時摩擦系數大，高溫成形時易于開裂，因此，熱沖壓模具型面通常不設計拉深筋，對于復雜成形零件，增加壓料裝置用于控制板料合理流動，保證熱沖壓成形性能。
（2）翻邊孔變形特征的轉變設計。
（3）對于后續激光切割時難于定位的零件，應適當增加工藝凸臺。
熱沖壓成形實際上鋼板在熱沖壓成形模具中成形和淬火的過程，熱沖壓零件的組織、性能和尺寸精度能否穩定地滿足要求均與在模具中成形和淬火密切相關，熱沖壓成形模具應具備良好的沖壓成形、淬火、長期穩定的能力。熱沖壓成形模具是熱沖壓成形工藝的核心技術。同時，熱沖壓成形模具工作溫度在800℃左右至室溫之間，工作溫度高，并需要承受冷熱的急劇變化。
展開 在熱沖壓成形的加熱方式中，除了上述兩種類型爐子采用輻射加熱外，目前的加熱方式還有直接通電加熱，但這種加熱方式只適合于形狀規則、簡單的板坯，鋁硅鍍層板由于加熱速度快，鍍層還有發生微裂紋的危險。對于扭力梁這類工件，采用這種加熱方式具有熱效率高、投資小、工藝過程簡單、控制容易等優點。直接通電加熱的有關工藝尚需進一步的試驗和驗證。另一種是感應加熱，同樣適合于形狀簡單的板坯，但需要有感應發生器和感應圈，對強度柔性分布的板坯的局部加熱，這類加熱方式有一定的優勢。以上這兩種加熱方式，加熱效率高，加熱速度快，但目前在實際生產中的應用報道很少。
強度柔性分布的工藝技術
為了滿足汽車輕量化和安全碰撞的要求，既要有高的強度，防止碰撞時構件侵入傷害乘員，又要滿足工件的吸能要求，對某些安全件提出了強度的柔性分布的要求，即一定強度的高吸能部分和超高強度部分的有機融合，由此發展了一系列的強度柔性分布工藝技術，包括模具局部控制的冷卻技術、模具局部的加熱技術、工件的局部加熱技術、工件的“熱打印”或“冷打印”技術、激光拼焊板技術、差厚板技術。每種技術都應該有相應的模具結構相匹配。
熱沖壓成形的模具制造技術
熱沖壓成形模具較為復雜，既保證成形，又要使成形后的構件在模具中進行淬火，得到超高強度的構件。這類模具除具有成形功能外，還具有冷卻功能；模具設計制造涉及到金屬學、相變、流體力學、傳熱學等多個學科。模具的功能和受力模式也較復雜，目前正圍繞模具的失效、模具的延壽、高導熱性的模具材料的開發、模具的設計和計算機模擬技術、低成本的簡易模具的制造技術等方面進行相關的開發和研究。2017年5月，在美國亞特蘭大舉行的第六屆國際熱沖壓成形會議上，提出為降低激光切割成本，采用熱沖壓級進模的新工藝技術，對模具提出了更高的要求，但進入實用階段，尚有諸多技術工作有待完善。
展開 第六個工藝循環模具冷卻水熱傳遞系數云圖如圖10所示，圖中冷卻水流速快的中央部位HTC值最高，大部分位置HTC均大于10000W/(m2·K），說明冷卻效果較好，可以滿足連續生產所需的冷卻效果。圖11為加工制造完成后的模具實物圖
先進熱沖壓生產示范線的建立
先進的輕量化車身結構件伺服熱沖壓成形示范線，主要裝備包含高速伺服壓力機、數控加熱爐、熱沖壓模具、低自由度桁架機器人、激光切割機和噴丸裝備等主要裝備（圖12）。通過運用工業以太網技術實現裝備平臺的互聯互鎖，可以完成滿足工業生產節拍需求的加熱、成形-保壓淬火和上、下料全過程各項功能及安全防護要求，形成了具有自主知識產權的伺服熱沖壓成形生產線的設計方法。
圖10 第六個工藝循環模具冷卻水熱傳遞系數云圖
圖11 B柱加強板熱沖壓模具實物圖
圖12 熱沖壓生產示范線
結束語
作為汽車輕量化的重要途徑，超高強度鋼板熱沖壓成形技術正在被世界各國企業和學者廣泛關注。系統地、深層次地開展相關研究，形成具有完全自主知識產權的熱沖壓成形工藝及裝備關鍵技術，對我國汽車行業的發展具有十分重要的現實意義。
—— 來源：《鍛造與沖壓》2018年第22期
展開 熱成形模具一般經過淬火以及兩次到三次回火，其硬度在50HRC 左右，其回火溫度一般在600 ～650℃。而熱成形零件一般入模溫度在750℃左右，生產節拍控制在20～30s之間，模具保壓壓力一般在300 ～800MPa 之間。由于熱成形零件的冷卻速度要求大于30℃/s，這就導致模具鋼經常承受如高溫高壓、急冷急熱和摩擦磨損，所以模具拉傷和裂紋頻繁出現。熱成形模具鑲塊出現拉傷和裂紋后，影響制作品質，無法保證生產效率。
熱成形模具鑲塊的磨損情況有兩種，一種是犁溝型磨損，如裸板在熱沖壓過程中，產生的氧化皮，硬度較高，在熱沖壓成形過程中，會與模具鑲塊表面進行高溫摩擦，引起模具鑲塊或者零件表面產生劃傷，拉痕，嚴重者導致模具鑲塊斷裂，產品型面尺寸改變。由于犁削效應與模具成形壓力成正比，并隨著模具鑲塊粗糙度的增大而增強，提高鑲塊硬度或降低鑲塊表面粗糙度有利于減輕犁削磨損。但是在熱成形鋁硅涂層零件時，不僅存在犁削磨損，還有粘著磨損。粘著磨損是指滑動摩擦時摩擦副接觸面局部發生金屬粘著，在隨后相對滑動中粘著處被破壞，有金屬屑粒從零件表面被拉拽下來或零件表面被擦傷的一種磨損形式。
針對模具拉傷問題，目前行業內普遍的做法是提高模具鑲塊的硬度，降低模具表面粗糙度，例如滲氮或者PVD。PVD 俗稱物理氣相沉積，其基本原理是利用加熱、離子轟擊或者輝光放電等物理方式將材料源表面氣化成原子、離子或分子等，并沉積到襯底表面形成涂層。
離子滲氮+PVD 過程
現對拉傷部位的模具鑲塊(圖1)進行離子滲氮加PVD 處理，模具鑲塊材質為DIEVAR，回火硬度為50 ～52HRC， 鑲塊離子滲氮溫度520℃，時間為4 ～8h，滲氮層厚度約100μm，滲氮后如圖2 所示。PVD 涂層材質為TiAlN，厚度4 ～5μm。
展開 沖壓件的成形有冷沖壓成形技術，還有熱沖壓成形技術。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域內的較為選進的技術，是國際上近幾年來出現的一項專門用于成形超高強度鋼板沖壓件的先進制造技術。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的冷成形超高強度鋼。
現在應用比較廣泛的雙相鋼、復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變成均勻的馬氏體，抗拉強度可以達到1500MPA以上，硬度可以達到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，使用板料的組織轉變順利進行。此外，為了提高材料的強度以及其它力學性能，還添加了Ti、Cr、Mo、Cu、Ni等多種合金微量元素。
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2023年11月29日/熱成形產業聯盟快訊--第七屆高強鋼暨熱沖壓成形國際會議（ICHSU 2024） 將在秉承前六屆會議關注熱沖壓成形新材料、新技術、新裝備的基礎上，聚焦節能減碳的科學路徑，高性能板料成形、多材料成形和數字化無損檢測等方向，就高性能熱沖壓材料與工藝、先進高強鋼的冷沖壓成形技術、多材料成形的技術與應用、多部件集成熱沖壓、激光加工、沖壓仿真應用技術、新型鍍層與工藝、沖壓成形技術在商用車輕量化發展領域的解決方案等業界廣泛關注的話題進行分享交流
熱成形產業聯盟消息，11月24日，《熱沖壓模具鋼》團體標準技術審查會在大冶特殊鋼有限公司成功召開。
本次會議由熱成形產業聯盟組織，采取線上+線下相結合的方式進行。技術審查會專家組成員共有七位，分別是熱成形產業聯盟專家委員會主任馬鳴圖、同濟大學教授林建平、上海汽車工程學會秘書長梁元聰、東北大學教授蔡明暉、上汽通用汽車教授級高工王立影、北京海納川汽車部件股份有限公司共享技術部專業總師
[8] 張清郁.車用DP780高強鋼板熱沖壓成形數值模擬及模具磨損[J].鍛壓技術，2022,47(8):35-40.
[9] 馬聞宇，楊建煒，姚野，等.熱沖壓工藝參數對零件成形性影響規律分析[J].中國冶金，2021,31(11):29-33.
[10] 陳建彬，佐凱，靳凱，等.沖壓速度對高溫合金卡圈成形的影響[J].塑性工程學報，2022,29(1):60-65.
摘要
目前，在車身熱沖壓成型領域，三維五軸激光切割機床的技術應用已經相當成熟。隨著熱沖壓成型技術的日趨成熟，以及汽車制造商對熱沖壓零件供應商壓低報價
熱沖壓成形實際上鋼板在熱沖壓成形模具中成形和淬火的過程，熱沖壓零件的組織、性能和尺寸精度能否穩定地滿足要求均與在模具中成形和淬火密切相關，熱沖壓成形模具應具備良好的沖壓成形、淬火、長期穩定的能力。熱沖壓成形模具是熱沖壓成形工藝的核心技術。同時，熱沖壓成形模具工作溫度在800℃左右至室溫之間，工作溫度高，并需要承受冷熱的急劇變化。
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1.
在設計料帶前，一定要了解零件的公差要求，材料性能、沖床噸位、沖床臺面、SPM（每分鐘沖次）、送料方向、送料高度、模厚要求、材料利用率、模具使用壽命。
2.
在設計料帶時，要同時進行CAE分析，主要考慮材料的變薄率
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熱沖壓成形對模具鑲塊的冷卻速率極為敏感。一般模具在進行PVD 之后，熱傳導系數會降低。現對PVD 的模具進行熱成像觀察，觀察Al-Si 涂層熱沖壓零件在PVD 前后的溫度變化，如圖9、圖10 所示。模具PVD 之后，熱成形模具的冷卻速率降低，零件PVD 之后的出模溫度比未做PVD 的高出約50℃。
沖壓件的成形有冷沖壓成形技術，還有熱沖壓成形技術。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域內的較為選進的技術，是國際上近幾年來出現的一項專門用于成形超高強度鋼板沖壓件的先進制造技術。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的冷成形超高強度鋼。
現在應用比較廣泛的雙相鋼
