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1、TRB 板料及其热冲压 CAE 成型分析与模具设计关键点 阿龙 2015.04.01 汽车轻量化是对当前环保来说是至关重要的课题， 而 TRB 对汽车轻量化也 提供可行性工艺方案。本文介绍一下 TRB（连续变截面轧制）的定义及生产流 程，并以 B 柱为案例，利用 AutoformR3.1 软件进行热冲压分析。 一、TRB（连续变截面）定义及生产流程 定义： TRB 是通过一种新的轧制工艺柔性轧制技术而获得的连续变截面 薄板。即在钢板轧制过程中，可以通过计算机实时控制和调整轧辊的间距，以获 取沿轧制方向上按预先定制的厚度连续变化的板材。如图 1： 生产工艺： TRB 板材生产是通过控制上、下轧滚
2、组之间的间隙，按照 PC 设定的连续、 周期变化的间隙，轧出厚度连续变化的板材。与传统板材轧制相比，对于轧制后 的卷材收卷方式，由于轧制后的厚度是变化的，对板材的收卷有一定的困难。因 此，目前生产工艺是：TRB 轧制后，直接进入多工位压机设备，进行级进落料， 最终得到生产所需的板料。如图 2： 图 2：TRB 板材生产工艺流程； 二、B 柱产品工艺分析 产品厚度布局； 考虑到零件深度较大，直接成型，法兰边的质量不好控制（如图 3）。因为 在两边加两个 Blankhold 控制法兰边的起皱。注：热冲压模具中，一般不建议使 用压边圈，因为，考虑到板料的热辐射、热传递和热对流这三个热量传递因素， 压
3、边圈的增加会让成型时，板料过快冷却，对材料的流动有一定的影响。因此， 实际中压边圈是不起压边作用的，只是控制起皱，同时压边圈与上模之间的间隙 一般比料厚大 50 丝。 图 3； 同时，图 4 中两个红色圈内，反坎较大，成型的时候会有内皱和成型不充分，因 为设计时，此处增加两个 PAD 先成型。 图 4； 三、B 柱热冲压 Die Layout 设计 压边圈型面采用零件本身的法兰面，制作 B 柱 Die Layout 如下图 5： 图 5；B 柱 Die Layout； 四、CAE 成形分析 1、板料展开 利用 Autoform 板料生成器，初步展开板料如图 6， T=1.2，过度区域T=1.8
4、 图 6 Blank； 注意：T=1.2 的两个厚度的长度优化和排样的时候，一定要考虑轧制的连续周期 性。同时，目前全球只有一家厂商能做这个板料工艺，是 MUBEA，目前卷材能 实现的最大宽度是 750mm。 2、模具设计 主要工作部件有：上模、PAD、压边圈、凸模。模具位置关系如图 7： 图 7：模具设计； 3、CAE 成形分析 01、建立 Direct-hot_forming 分析模型，板料初始温度为 950，模具温度为 60， 热传导系数 HTC3.5。如图 8： 02、板料定义 材质为 22MnB5,目前的 AF 无法做 TRB 板料的定义， 用 TWB 板料近似替代 （DF5.9.2
5、 好像可以定位 TRB 板料）。如图 9 和 10： 图 9 TRB 板料定义； 图 10 22MnB5 材料参数 03、工序内容定义 热冲压分为三大步骤：板料传递（上料）、成型（冲压）、保压。 1、板料传递定义时间为 7S，如图 11： 图 11，板料传递； 2、冲压工序定义，如图 12、13； 图 12，成型工具体定义 图 13 工艺过程定义 3、保压时间定义，如图 14 图 14 保压时间定义： 04、成型结果分析 图 15 板料初始温度 图 16 板料夹持传递过程中温度损失 图 17 成形性 图 18 成型后料厚分布 图 18 板料减薄率（激光切割范围内安全可接受） 图 19 起皱分析（局部可能起皱，PAD 位置还可以优化） 图 19 成型结束后温度分布 图 20 激光切割余量足够，还可以优化 五：模具结构设计关键点 1、水道设计：根据成型结束后的热点分布图，适当均匀的布置冷却水道。 2、压边圈与上模之间的间隙控制，通过上模设计氮气弹簧或者先行杆调整（氮 气弹簧只需调整充气压力即可，但是加先行杆的话需要通过增加垫片调整） 3、此工艺上模有 PAD，下模有 BINDER，模具动作过程中会有先行干涉问题， 下压边圈需要加延迟氮气缸系统控制，或者通过油缸控制（油缸速度较慢）。
