熱沖壓成形模具的案例
熱沖壓成形模具設計要點
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 熱沖壓成形的熱點分析
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 超高強鋼汽車構件熱沖壓成形技術與裝備
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 PVD 鍍層在熱沖壓模具中的應用
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 
汽車沖壓件的熱沖壓成形與冷沖壓成形的區別
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。
展開 汽車B柱內板熱沖壓成形工藝優化的模擬分析
摘 要：針對某品牌汽車B柱內板的成形工藝問題，研究了零件22MnB5高強度鋼的熱沖壓成形參數對成形質量的影響，以最大減薄率、最大增厚率和最大回彈量為評價目標，通過正交實驗和極差分析，獲得零件熱沖壓成形的最優工藝參數，并完成最優工藝參數的成形仿真和回彈分析，仿真結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,該零件成形質量符合設計要求，表明了該零件熱沖壓成形優化方案的可行性。
關鍵詞：B柱內板;熱沖壓;工藝參數;
目前，中國汽車工業飛速發展，汽車保有量逐年上升，同時也面臨能源、環保等問題，如何開發節能環保的“綠色汽車”受到各汽車廠商的重視[1]。實現“綠色汽車”的主要方法為應用新能源、優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。據相關研究表明，汽車質量減少100 kg, 百公里可節省0.5 L燃油[2,3]。汽車輕量化的方法主要為材料優化和結構優化兩種，材料優化是使用高性能或輕質材料替代普通材料，例如使用高強鋼或鋁合金材料替代普通鋼鐵材料達到車身減重的目的；結構優化是通用對零件的內部結構進行改進和優化達到減少材料用量[4,5,6]。汽車B柱內板屬于鈑金件，很難通過結構優化實現輕量化，采用材料優化是比較合理的方法。高強鋼具有安全性高、成本低廉等優點，是汽車輕量化用材應用最廣泛的材料，但在冷沖壓成形中易出現開裂和回彈問題，為了解決這些問題，可采用熱沖壓成形技術[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對零件成形質量有較大影響[9,10],因此，對熱沖壓成形工藝參數優化具有十分重要的意義。
展開 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。加熱所使用的設備為專用的連續加熱爐，鋼板在加熱到再結晶溫度以上之后，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，一般在加熱爐內設置惰性氣體保護機制，或者對板料進行表面防氧化處理。
3.轉移：指的是將加熱后的鋼板從加熱爐中取出放進熱成形模具中去。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：在將鋼板放進模具之后，要立即對鋼板進行沖壓成形，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置的冷卻裝置對鋼板進行淬火，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，實現奧氏體向馬氏體轉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.后續處理：在成形件從模具中取出以后，還需要對其進行一些后續的處理，如利用酸洗或噴丸的方式去除零件表面的氧化皮，以及對零件進行切邊和鉆孔。熱沖壓件由于強度太高，不能用傳統的手段對其進行切邊及鉆孔加工，而必須用激光技術來完成。
熱沖壓模具設計是熱沖壓成形工藝的核心技術，它不僅要滿足零件的成形需要，而且還要具有優異的冷卻能力，以保證汽車沖壓件獲得良好的機械性能和尺寸精度。
展開 《沖壓成形工藝及模具設計》
《沖壓成形工藝及模具設計》
汽車五金沖壓件加工廠熱沖壓成形的技術特點
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，也是汽車沖壓件制造領域內的較為先進的技術；
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的冷成形超高強鋼，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，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；
展開 30個沖壓模具設計與成形工藝經驗，收藏一波
模具加工時，通常以線割的銷釘孔作為碰數基準，而CNC在編程后，需要 操機員將兩個孔的坐標給到編程員，由編程員求角度后，將程序擺一個角度后再加工。通常在初次加工模板時是碰邊加工不需要求角度。
29.
精沖的概念就是不留沖裁間隙（或只留0.5%）。一般沖裁間隙為材料厚度 的10%，材料越厚，間隙比例越大。
30.
五金樣板在尺寸達不到要求的情況下，可以通過整形來實現，包括梅花樁， 再次拍平，簡易沖孔等等修披鋒。
以上是一些在實際沖壓工作中的經驗總結，希望對閱讀到此文的人有幫助，提高模具的準期合格率，減少試模次數。
30個沖壓模具設計與成形工藝經驗，收藏一波
料帶設計是對制品成型工藝的分析，基本上決定了模具是否成功。
4.
在連續模具設計時，抬料設計非常重要，如果升料桿不能將整個料帶升起，就無法進行自動化連續生產。
5.
在模具設計中，模具材料的選擇和熱處理以及表面處理（如TD，TICN， TD時間需要3-4天），特別是拉伸件，如果沒有TD，模具表面會很容易就拉燒起毛。
6.
30個沖壓模具設計與成形工藝經驗，收藏一波
料帶設計是對制品成型工藝的分析，基本上決定了模具是否成功。
4.
在連續模具設計時，抬料設計非常重要，如果升料桿不能將整個料帶升起，就無法進行自動化連續生產。
5.
在模具設計中，模具材料的選擇和熱處理以及表面處理（如TD，TICN， TD時間需要3-4天），特別是拉伸件，如果沒有TD，模具表面會很容易就拉燒起毛。
6.
汽車沖壓模具設計與成形工藝30個經驗要點！
以上是一些在實際沖壓工作中的經驗總結，希望對閱讀到此文的人有幫助，提高模具的準期合格率，減少試模次數。
來源：學數控
什么是熱沖壓成形技術
熱沖壓成形一般是將鋼板首先加熱到900℃左右的奧氏體后進行沖壓，而后通過對沖壓模具快速注水實現零件的冷卻，通過這種熱循環和冷卻過程，鋼板的強度可以大大提高，抗拉強度由交貨狀態下的約500MPA提高到熱沖壓成形后的約1500MPa。根據工序過程的不同，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
熱成形鋼板下料后，不經過預成形，直接加熱到奧氏體化溫度，然后放入模具中快速成形，一旦沖壓形狀到達預定值，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
熱成形鋼板首先在常規冷成形模具中成形到最終形狀的90%～95%，然后將預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
現代沖壓工藝為了提高材料的利用率和生產的效率，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、感應加熱和電傳導加熱三種。
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下完成的，且熱沖壓時板料的溫度必須在馬氏體轉變溫度以上。
目前熱沖壓工藝的發展方向是如何提高熱沖壓成形的生產效率，縮短成形周期。
展開 【技術熱點】三維五軸激光在熱沖壓成形應用上的工藝提升
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，汽車熱沖壓零部件供應商對于三維五軸激光切割設備的需求也在發生變化。隨著熱沖壓市場的發展，客戶群和客戶需求也隨之改變，從開始時的追求高效率、高質量切割、高精度及長期穩定性，到目前更傾向于兩個不同維度的要求：更低的投資成本和更高生產效率。此次研究得出的結果是基于：當前熱沖壓市場不同客戶的需求，以及三維五軸激光切割加工中心新的技術創新。其中一個就是最新的二合一光纖應用于三維五軸的切割，在相同的激光功率條件下，提高整個加工中心對于單件部件的切割效率，另一個是如何在滿足一些客戶需求的同時，降低設備的投資成本。
關鍵詞：激光工藝 三維五軸激光切割 熱沖壓零部件
三維五軸激光切割技術在汽車熱沖壓領域已有多年的應用。2006年，應用在汽車熱沖壓領域的三維五軸激光切割技術引入中國市場，并且目前一直在持續發展。在過去的17年間，隨著該技術的發展越來越趨于成熟，熱成型沖壓件的成本已經大幅降低，熱沖壓零件在汽車上的應用比例也在逐步增高。三維激光切割已經是熱沖壓工藝中的重要一環。熱沖壓零件的生產廠商對三維五軸激光切割設備的要求也越來越高。
展開 