汽车设计-汽车热成型零部件设计规范模板

1、XX公司企业规范编号XXXX-XXXX汽车设计-汽车热成型零部件设计规范模板XXXX发布1.概述1.1规范的主要目的通过本次对热成型技术设计规范的整理和总结，梳理出热成型技术的结构设计共性和规范要求，引导热成型零部件的结构设计，满足产品质量要求。降低产品设计过程中失误，达到提升产品品质目的1.2规范的主要内容该规范主要针对公司现有车型的热成型技术开发过程中的知识积累和概括，为今后开发车型提供设计指导，通过规范热成型零部件的设计注意事项、结构设计一般性流程，设计校核及实验要求等，系统、全面地检查热成型零部件在设计阶段可能存在的问题，做到及早发现，及早整改。2.适用范围及规范性引用文件2.1范围本

2、规范规定了公司热成形零部件采用板材的分类和结构设计注意事项、技术要求、检验和试验等。本规范适用于公司汽车部件应用热成形钢板材料。2.2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T222钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差GB/T223钢铁及合金化学分析方法GB/T224钢的脱碳层深度测定法GB/T228金属材料室温拉伸试验方法GB/T4340金属维氏硬度试验GB

3、/T8170数值修约规则GB/T13298金属显微组织检验方法GB/T13299钢的显微组织评定方法3.术语和选材规格3.1热成型热成型是把钢板加热到900C左右的奥氏体区进行冲压成形，通过制件在冲压金属模内冷却淬火强化的一种成形工艺。3.2热成型钢热成形钢是一种低碳合金钢，含有一定量的锰、硼为主的合金元素，具有良好的热处理性能，可以通过直接热冲压成形或先预成形再热冲压成形同时模具内淬火，从而获得高强度。3.3热成选材规格冷轧B1500HS/BTR165NO.thickness(mm)width(mm)10.700.909001200mm(max1250mm)20.911.209001300m

4、m(max1350mm)30.911.209001400mm(max1450mm)41.511.809001450mm(max1500mm)注：选材必须符合公司车身材料选材库4.热成型技术的优势及应用范围4.1.热成型技术的优势：1）提高车型的碰撞性能；2）实现更大程度的车身轻量化,降低油耗；3）零件成形性相对较好，不易回弹；4）采用激光切割，零件精度容易保证；5）车身结构设计简单，减少加强板数量；6）降低压机吨位要求，减少固定投资；7）有效提高零件的表面硬度及耐磨性;8）通过车身结构优化设计，可以有效控制车身综合制造成本。4.2热成型的应用范围：1）前、后门左右防撞杆（梁）；2）前后防撞梁；

5、3）下车身前后梁；4）A柱加强板；5）B柱加强板;6）C柱加强板；7）地板中通道；8）车顶加强梁；9）其它车身、底盘结构件、加强件等。5.热成型技术工艺介绍热成型工艺分为两种：1）直接成型工艺：直接热成型中，板材不经过预成型，直接将平板加热奥氏体化，然后放入模具中高速成型，冲压深度到达预定值，直接成型工艺流程如下图；下料冲孔）抗拉强度为4Q0-BOOMpa左右的BORONtHfe快速合模、成形,保川冷r却到100200Q在步进炉加热到下料冲孔）抗拉强度为4Q0-BOOMpa左右的BORONtHfe快速合模、成形,保川冷r却到100200Q在步进炉加热到Ac3左右，施分奧氏体化若采用裸板则进行喷

6、九处叩以上除冬件農面筑化皮随羞淋冷却,激光敏具）切边、冲孔得到抗拉强度为1500Mpai右的不件讥移到川枷BlankFurnace2）间接成型工艺：间接成型工艺也称为多步热冲压，材料首先在常规冷成型模具中成型到最终形状的90%95%,然后将预成型的零件加热奥氏体化并热成型和淬火硬化。在间接热成型工艺中，零件的预成型可以减材料与模具之间的相对位移，从而减小模具表面在高温下的磨损。对于一些形状复杂或拉深较大的工件使用这种工艺，但间接工艺增加了设备成本，国内主机厂大多采用直接成型工艺。Pr&sssystem5.2热成型板料：热成型板料采用带镀层和不带镀层两种超高强钢板材，这两种不同类型超高强钢板的冲

7、压工艺也有所区别。1）带镀层钢板：在热冲压过程中不会产生氧化皮，但加热时镀层容易与加热炉的套磁辊发生粘结，且价格较贵，其基本流程可概括为：下料T加热、保温T冲压成形、淬火T保压定型T激光切边、冲孔T喷丸T涂油。2）不带镀层的超高强钢板：其加热时会产生氧化皮，其冲压工艺基本流程可概括为：下料T喷涂防氧化涂料T加热、保温T冲压成形、淬火T保压定型激光切边、冲孔去涂层T涂油。考虑到成本因素，除了工作环境相对恶劣的零件，目前主机厂倾向于使用非镀层钢板。热成型零部件结构设计注意事项热成型零部件为一次性成型，后进行激光切割，杜绝热成型零部件有冲压负角。热成形结构的设计中，应该避免圆孔翻边（如下图1）。目前

8、的热冲压工艺中进行圆孔热翻边是比较困难的很难达到必要的精度，且很难将胚料优化到可以翻孔的位置，且翻边后难以做激光切割。图1热成形零部件设计成型结构时应注意拉延-法兰边区域，这些区域有更高的起皱、开裂风险。外凸翻边的最终线长度比初始长度短（如下图2）产生压缩法兰边，容易导致起皱和折叠，且起皱的趋势随翻边高度的增加而增大，建议翻边控制在5mm以内。内凹翻边属于伸长类翻边，产生拉伸法兰边（如下图3），竖边的长度在成形过程中会被拉长，当变形程度过大时，竖边边缘的切向伸长和厚度减薄就比较大，容易发生拉裂。法兰边越高，拉伸失稳越明显。无论是外凸翻边，还是内凹翻边，都应降低翻边高度和曲率。总体上说，热成形零

9、部件不宜有翻边，尤其是90度的翻边特征。图2图36.4热成形零部件结构设计中，翻边特征是外凸翻边且转角很急的情况下做以下缺口改进（如下图4）。避免局部堆料起皱（保证焊接边15mm，缺口处到圆角保证3mm以上）.图4翻边成形的改进设计6.5降低拉延深度，且成形深度尽可能相同，应能够采用一次拉延成形，避免多次拉伸。冷拉深成形中，零件易在凸模圆角处开裂。而热拉深成形时，板料与模具在凸凹模圆角处先接触（如下图5），导致这些部位首先冷却硬化，变形抗力增大。变形将转向温度较高、具有良好塑性流动性的拉延侧壁，导致应变集中。由于侧壁处于平面应变状态，拉延深度的增加依靠材料厚度的减薄，因而易产生拉裂，且拉裂的倾

10、向随着拉深深度的增加而加剧。无模具泠却作用，蛊度仍较商望哇吏无模具泠却作用，蛊度仍较商望哇吏腿某中在逅度肓,麵融悝能好的局部区遐与桓目搖甬电时洋早的赶料先疗冷SPb）a）b）板料与模具接触时对成形的影响：（a）接触时序不同导致温度分布不均匀；（b）局部塑性变形图56.6热成型零部件截面形状上应避免直壁和阶梯形零件的拉深成形。直壁和阶梯型截面形状在成形过程中，材料流动阻力增大，且热板料与模具的接触状况差，接触压力低，甚至出现不与模具接触的非接触区域，影响板料快速淬火应采用锥形（a三93）或是抛物线形拉深成形（如下图6）。拉深成形：（a）锥形拉深；（b）抛物线形拉深图66.7热成型零部件结构分尺寸

11、比例要恰当，尽量避免设计宽凸缘和深拉延（D3d,h三2d,d为工件直径，D为凸缘直径，h为拉深深度）；拉深成形的圆角半径要合适，圆角半径尽量取大，一般应满足关系：R三5t（t为板料厚度，R为圆角半径）；6.8热成型零部件特征避免高落差急剧变化，以减少堆料问题，在中间需有过渡特征，可减缓特征变化，以便多余材料能及时消除（如下图7）。优化前优化后图76.9避免剧烈的几何形状过渡（如下图8）板料与模具间存在接触时序上的差异，急剧的几何形状过渡将会造成接触，时序相差更大，更易产生高的温度梯度，加剧应变集中。B柱的形状设计必须平缓过度，增加过渡圆角半径，尽可能的减少变形过程中不与模具接触的板料面积。减小

12、零件沿长度方向的弯曲角度。过大的弯曲角度会使得冲压方向的选择变得困难，影响零件的成形。图86.10由于模具在制作过程中，冲压方向选择产品各方面比较均衡的方向，因此相关的锁位凸包，需以出模方向进行设计，冲压方向确定的一个原则是：以产品能够在4个角能尽量保证上模同时接触胚料为原则（如下图9）。料能同时接触图96.11圆角要求：拐角处尽可能的以球R接顺，且尽可能的大（如下图10）优化前优化后图106.12锁扣为和门铰链位的凸包在满足功能要求的情况下，尽可能降低凸包高度，且凸包面的角度要尽可能的大，然后倒R15以上圆角。孔位凸包不能做得太深，且周边R角和斜度都必须是做大，以防止局部缺料而拉薄拉裂（如下

13、图11）.图116.13热成型零部件应尽量采用规则的形状设计，降低不对称度，截面形状应该尽量简单对称。对称度较差的零件设计，会导致坯料难以定位（如下图12）。在成形过程中，坯料可能会产生转动，模具与坯料接触状态差，甚至会影响材料的流动和淬火冷却。图126.14B柱结构应尽量避免封闭式设计，而采用开放式设计。尽可能采取弯曲成形，减少法兰边产生起皱、减薄以及拉裂的危险。封闭式的“杯状”结构会导致成形过程中材料在凸凹模拐角处产生压缩变形和起皱，在满足使用要求的情况下，增大零件圆角半径或侧壁的倾斜度有利于成形（如下图13）。图136.15板件（侧壁）弯曲时，若弯曲处的圆角过小，则外表面容易产生裂纹。如

14、使用涂层板时，还会引起涂层的剥离，为此规定最小弯曲半径R三2t（t为板料厚度，R为弯曲半径）；防止圆角在弯曲时受压产生挤料后起皱，应设计预留切口（如下图14）。图146.16热成形零部件的应尽量在零件上设置吸皱筋（余料仓），防止零件的起皱。尤其是B柱零件的端部和中间梁的设计中，应该设置吸皱筋（如下图15）。同时有利于焊接工艺图156.17热成型零部件红色R角需要尽可能的大，方便在成型过程中材料的流动，避免产品表面的拉伤和刮痕（如下图16）。图16技术要求7.1一般技术要求7.1.1表面质量热冲压件加工表面不允许有裂纹、夹杂、起皱、氧化皮、切边拉伤等缺陷，对于不带涂层的热冲压成形制件，表面应经过

15、喷丸或其他处理方式去除氧化皮。7.2材料特性要求7.2.1化学成分热成形钢板的化学成分(熔炼分析)应符合下表的规定，且不含禁限用物质，满足公司汽车禁用和限用物质规范Q/ZTB07.25。牌号化学成分CSiMnPSAltBCrMOTIB1500HS/BT0.180.28W0.72.04.0W0.025W0.01三0.020WW0.7WWR1650.0040.40.060.0015B1500HS/BT0.220.270.150.1.1W0.025W0.0110.020.060.003WW0.03R16551.450.350.350.057.2.1.2热成形钢及钢管的成品化学成分允许偏差应符合GB/

16、T222的规定7.2.2力学性能热成形钢管的力学性能应符合下表的规定。状态牌号屈服强度MPa抗拉强度MPa延伸率A50(%)热成形后B1500HS/BTR165三1000三1300三6热成形钢板的力学性能应符合下表的规定状态牌号屈服强度MPa抗拉强度MPa延伸率A50（%）延伸率A80（%）推荐料厚（mm）热轧B1500HS/BTR165三300三450不适用三121.5/1.8/2.0/2.5冷轧三300三500不适用三20热成形后三1000三1300三6不适用注：如果从成形后的制件上无法制取标准拉伸样条，表面硬度不得小于400HV。7.2.3金相组织加热成形后的冲压件基体组织主要为：板条马

17、氏体。总脱碳层深度不得超过0.07mm。7.3热成形钢预涂层涂层主要组成元素必须满足下表要求。涂层中不得含有对附着性能、磷化性能和涂漆性能有害的元素。铝硅涂层（WT.%）Al85-95%Si5-11%铝硅涂层按在热成形前后做涂层分为两类，分别称为预涂层和后涂层（热冲压成形后做铝硅涂层），对于涂层单位重量、厚度必须满足下表要求。铝硅涂层单位重量、厚度要求状态涂层重量（g/m2）涂层厚度（um）预涂层60-10019-33后涂层不适用307.3.2涂层表面质量对于制件安装在整车中，属于可见面的，不得存在影响涂装性能的表面缺陷，非可见面，如果不影响抗腐蚀和成形性能，允许一些轻微的褶皱、轻微的拉伤、微

18、小的凹痕缺陷存在。7.4交货状态热成形钢板冷连轧后经退火及平整后交货。热成形钢板通常涂油供货，所涂油膜应能用碱水溶液除掉，供方保证自制造之日起在通常的非裸包包装、运输、装卸及贮存条件下六个月不生锈。根据公司要求，经供需双方协议并在合同中注明，亦可以不涂油供货。检验和试验热成形钢板的外观用肉眼检查（参考7.1.1）。热成形钢板的尺寸、外形应用合适的测量工具测量。每批热成形钢板的检验项目、试样数量、取样方法、试验方法及取样方向应符合下表的规定。若从冲压件上本体取样，取样位置选取尽量选取较为平坦处，且尽量分布在制件不同部位，原则上取Q1标准式样（Q1:参考公司金属材料取样标准），如果受取样空间限制，可以取比例式样。序号检验项目试样数量（个）取样方法试验方法取样方向1化学分析23Q/ZTB07.008GB/T2232拉伸试验3G