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1、Better Steel, Better Life. 热冲压关键技术 宝钢研究院 徐伟力 2010-4-22 1.热冲压零件/小总成协同设计 2.热冲压零件检测技术 3.热冲压装备技术 4.热冲压样模制作及样件试制 5.热冲压模具设计 6.热冲压模具制造和调试 7.热冲压零件的激光切割、喷丸及防锈处理 8.热冲压零件焊接工艺参数的优化 9.尚需攻克的技术难点 内容内容 1、热冲压零件/小总成协同设计 热冲压零件协同设计 内容：开展零件热冲压成形性分析，优化零件外形。 意义：提高热冲压零件的可制造性和零件成形质量。 最佳的分析时机：新车型设计阶段； 分析手段：CAE 分析方法：纯受力变形分析、热
2、力耦合分析 分析软件：AutoForm、Dynaform、Pamstamp-2G、Abaqus 1、热冲压零件/小总成协同设计 热冲压零件协同设计关键要素 热冲压模具型面设计 不同于一般冷冲压模具型面设计： （1）一般不设置拉延筋； （2）尽量不采用压边圈 1、热冲压零件/小总成协同设计 热冲压零件协同设计关键要素 热冲压模具型面设计 1、热冲压零件/小总成协同设计 热冲压零件协同设计关键要素 热冲压模具型面设计 1、热冲压零件/小总成协同设计 热冲压零件协同设计关键要素 热冲压分析模型建立 1、热冲压零件/小总成协同设计 热冲压零件协同设计关键要素 热冲压条件下的摩擦系数 关键技术参数输入
3、1、热冲压零件/小总成协同设计 热冲压零件协同设计关键要素 热冲压条件下的热冲压条件下的成形极限 关键技术参数输入 1、热冲压零件/小总成协同设计 热冲压零件协同设计关键要素 热冲压条件下的热冲压条件下的成形极限 镁合金的拉深试样（400度） 镁合金的FLD试样（300度） 关键技术参数输入 1、热冲压零件/小总成协同设计 热冲压零件协同设计关键要素 热冲压条件下的热冲压条件下的成形极限 铝镁合金的FLD试样及其曲线（400度） 关键技术参数输入 1、热冲压零件/小总成协同设计 热冲压零件协同设计关键要素 热冲压条件下的热冲压条件下的成形极限 关键技术参数输入 目前业内更多地是采用减薄率 分析
4、热冲压成形性！ 1、热冲压零件/小总成协同设计 热冲压零件协同设计关键要素 不同温度、不同应变速度下的应变曲线 关键技术参数输入 1、热冲压零件/小总成协同设计 热冲压零件协同设计关键要素 CAE仿真分析、成形性评估和外形改进 热冲压CAE分析与试冲结果对比 零件外形优化 1、热冲压零件/小总成协同设计 热冲压零件协同设计若干案例 凸台高度降低10mm 1、热冲压零件/小总成协同设计 热冲压零件协同设计若干案例 1、热冲压零件/小总成协同设计 热冲压小总成协同设计 优化碰撞建技术 采用更好的假人模型 系统研究热冲压零件的合理选用及其相关零件的高强化方案 达到最佳的整车性能 1、热冲压零件/小总
5、成协同设计 宝钢每年要承担数个车型数十个热冲压零件的CAE分析，涵盖了所有典 型热冲压零件，至今已经完成200多个零件的热冲压CAE分析。具备较强 的热冲压零件/小总成的协同设计能力。 1.热冲压零件/小总成协同设计 2.热冲压零件检测技术 3.热冲压装备技术 4.热冲压样模制作及样件试制 5.热冲压模具设计 6.热冲压模具制造和调试 7.热冲压零件的激光切割、喷丸及防锈处理 8.热冲压零件焊接工艺参数的优化 9.尚需攻克的技术难点 内容内容 2、热冲压零件检测技术 便携式三坐标测量仪 测量范围3700mm，测量精度0.073mm METROCON精密台式三坐标测量仪 范围2500*800*9
6、00 拉伸试验机 硬度计 高速拉伸试验机 2、热冲压零件检测技术 热冲压零件的实物性能检测热冲压零件的实物性能检测 2、热冲压零件检测技术 2、热冲压零件检测技术 1.热冲压零件/小总成协同设计 2.热冲压零件检测技术 3.热冲压装备技术 4.热冲压样模制作及样件试制 5.热冲压模具设计 6.热冲压模具制造和调试 7.热冲压零件的激光切割、喷丸及防锈处理 8.热冲压零件焊接工艺参数的优化 9.尚需攻克的技术难点 内容内容 拆跺系统&打标站 加热炉 上料自动化设备 压机（高温测量仪） 下料自动化设备 零件堆跺系统 外部冷却系统 整线控制 3、热冲压装备技术 拆跺系统&打标站 3、热冲压装备技术
7、拆跺系统&打标站 3、热冲压装备技术 拆跺系统&打标站 3、热冲压装备技术 拆跺系统&打标站 3、热冲压装备技术 拆跺系统&打标站 3、热冲压装备技术 FUNCTIONS Safe separation of blanks/profiles Pre- centering ID marking / Punching Continuous operation Automatic ejection of double blanks 拆跺系统&打标站 3、热冲压装备技术 Furnace systems for heating blanks/profiles: Roller Furnace Rotary
8、/Carousel Furnace Walking Beam Furnace Induction Heating 加热炉 3、热冲压装备技术 Heating to approx. 950C Protective atmosphere Reliable feeding system Heating generated by gas burner or electricity Quick out feeding and centering before pressing Possibility to emptying Furnace Typical heating time, 2mm steel
9、material 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 sec. C Basic Functions for Heating 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉
10、3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 加热炉 3、热冲压装备技术 核心要素： （1）如何有效节省能耗低碳、降成本； （2）高效的自动化控制降低
11、废品率； （3）断电保护。 高速机械手 机器人 上料自动化设备 3、热冲压装备技术 Press Robot CD40/60/120 上料自动化设备 3、热冲压装备技术 上料自动化设备 3、热冲压装备技术 采用快速机械手的优点： （1）快速上料，2秒左右（用机器人上料一般需要5秒） （2）冲压前温度损失少； （3）氧化皮少。 采用快速机械手的缺点： 价格相对贵。 上料自动化设备 3、热冲压装备技术 上料夹持器（Grippers） 上料自动化设备 3、热冲压装备技术 上料夹持器（Grippers） 配置气刀以在冲压之前清除模具上的氧化皮！ 压机 3、热冲压装备技术 压机 3、热冲压装备技术 技术要
12、求及其特点： （1）快速合模、成形； （2）保压淬火； （3）备有过程监控（特别是温度）； （4）自润滑材料； （5）高速液压机（兼顾一般液压机和机械压力机的优点）。 （6）吨位相对较小，常用吨位800吨1200吨。 压机 3、热冲压装备技术 压机 3、热冲压装备技术 采用蓄力器来提高冲压速度 压机 3、热冲压装备技术 温度检测 压机 3、热冲压装备技术 Minimum of leakage Efficient oil cleaning and cooling system Hydraulic unit away from furnace Oil collection slot is inte
13、grated in the tank unit 需要有效防止泄漏 压机 3、热冲压装备技术 No need for covers Non- lubricant guiding system No use of hot sensitive components 压机 3、热冲压装备技术 压机 3、热冲压装备技术 生产区外进行模具转换 单边换模 媒介快速连接 典型换模时间:5分钟 模具的快速定位 压机 3、热冲压装备技术 发展趋势： （1）大台面、多工位； （2）压力可控。 高速机械手； 机器人 下料自动化设备 3、热冲压装备技术 零件堆垛系统 3、热冲压装备技术 外部冷却系统 3、热冲压装备技术
14、 功能： 提供循环冷却水，冷却压机和模具； 关键要素： （1）使用纯水； （2）添加防锈剂； （3）最好配有蓄水池 外部冷却系统 3、热冲压装备技术 整线控制 3、热冲压装备技术 3、热冲压装备技术 整线控制 3、热冲压装备技术 整线控制 3、热冲压装备技术 整线控制 3、热冲压装备技术 整线控制 1.热冲压零件/小总成协同设计 2.热冲压零件检测技术 3.热冲压装备技术 4.热冲压样模制作及样件试制 5.热冲压模具设计 6.热冲压模具制造和调试 7.热冲压零件的激光切割、喷丸及防锈处理 8.热冲压零件焊接工艺参数的优化 9.尚需攻克的技术难点 内容内容 4、热冲压样模制作及样件试制 样模制作
15、、样件试制是复杂车身零件热冲压量产模设计的 必经环节； 样件制作、装配和整车试验是整车厂验证热冲压零件使用 性能的必经环节； 热冲压样模制作和样件试制流程 4、热冲压样模制作及样件试制 4、热冲压样模制作及样件试制 4、热冲压样模制作及样件试制 热冲压样模制作和样件试制关键技术 4、热冲压样模制作及样件试制 样模型面设计； 起皱缺陷的应对措施； 加热工艺的优化（加热温度、保温时间）及其环境温度的敏感性； 钢板传输方式 冲压速度； 冷却方式； 保压力； 保压时间； 激光切割工艺优化； 喷丸工艺优化。 宝钢热冲压样模制作和样件试制的优势 4、热冲压样模制作及样件试制 掌握了热冲压样模设计、样件制作
16、关键技术； 可以在3个月左右时间提供合格样件，供新车型装车、试验使用； 已经完成4款车型共12个零件的样模设计、制造和样件制作； 样件的尺寸精度和力学性能都达到行业先进水平： 首次样件装配面90以上符合+-0.5mm的尺寸公差要求； 样件屈服强度在1000Mpa以上，抗拉强度在1400Mpa以上，延伸率（80标距） 在5以上； 均表现在优秀的碰撞成绩。 宝钢为国内汽车厂制作的12个热冲压样件 4、热冲压样模制作及样件试制 4、热冲压样模制作及样件试制 B柱柱前纵梁前纵梁A柱柱前保上边板前保上边板 零零 件件 模模 具具 宝钢为国内汽车厂制作热冲压样模和样件 1.热冲压零件/小总成协同设计 2.热冲压零件检测技术 3.热冲压装备技术 4.热冲压样模制作及样件试制 5.热冲压模具设计 6.热冲压模具制造和调试 7.热冲压零件的激光切割、喷丸及防锈处理 8.热冲压零
