热冲压成形装备设计文献综述

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1、文献综述热冲压成形装备设计1前言部分随着国家汽车正碰、侧碰、排放等强制法规的相继推出，汽车车身钢铁用材正日益面临严峻的挑战。采用先进高强钢，如DP钢、TRIP钢、高扩孔钢等也无可争议地成为汽车用材的主流趋势[1]。通过车身零件减薄和高强的合理匹配，不仅可以有效减轻车身重量。降低油耗，而且可以提高车型的安全性和舒适性。在汽车轻质化的进程中,高强度和超高强度钢铁材料的应用在减重、节能、提高安全性、降低排放等方面都展现出了广阔的前景,冲压装备以金属板材为加工对象，生产各种各样的冲压件，广泛应用于汽车、机械、电器、仪表及航空

2、等行业。据不完全统计，轿车零部件中占40％以上的是金属板材冲压件[2]。在传统热冲压领域，无论是装备还是核心技术方面，公开发表的文章相对较多，国内也有较多文献报道[3,4,5]。而在钢板热冲压新技术领域，公开发表的研究成果则相对较少。对于强度超过1000MPa的高强钢，传统冲压工艺往往束手无策。一种新型的成形工艺，特殊高强度钢板的热冲压技术应运而生，即热冲压技术。钢板热冲压是一种将先进高强度钢板加热到奥氏体温度后快速冲压，在保压阶段通过模具实现淬火并达到所需冷却速度，从而得到组织为马氏体，强度在1000MPa左右的超

3、高强度零件的新型成形技术。大型多工位压力机的出现，改变了大型冲压生产线的传统组合方式。据美国精密锻压协会统计，美国3大汽车公司680多条冲压线中有70％为多工位压力机；日本在美国的35条冲压线中有24台多工位压力机，占69％；日本国内的250条冲压线中，有80多条多工位压力机，占32％[6]。由于国外钢板热冲压新技术基本上处于技术封锁和垄断状态，所以国内相关产业很少有能接触、了解热冲压技术，更少能接触工业化的热冲压装备的设计。国外的热冲压生产线也很少有冲压淬火与冷却集于一体的热冲压装备，国内的冲压生产线具有这样的装备

4、更是少之又少。因此，对现有的冲压成形工艺进行研究，并针对高强度钢的热成形装置进行设计，进而从机电一体化和机械机构设计出发，从根本上解决高强度钢热冲压淬火与冷却生产工艺的改善，是一项不但有学术价值，而且将会产生巨大经济效益和提高汽车安全性能。本论文结合科技发展趋势,针对汽车关键零部件研发中的轻量化及安全性等需求，研发高强度钢热成形装备。2主题部分钢板热冲压压机要具备快速合模冲压并保压的功能。显然，目前用于冷冲压的压机不能完全适合于钢板热冲压工艺，因为传统的液压机不具备快速合模及冲压的功能，而传统的机械压力机又不具备保压

5、功能[7]。当前，市场对冲压设备的自动化程度需求不断提高，车身覆盖件冲压向单机联线自动化，特别是大型多工位压力机方向发展。多工位压力机代表着当今冲压技术国际水平，在提高生产率、改善零件表面质量，因此，在先进的轿车制造厂得到了广泛的应用。由于现在的高强度钢热冲压装备无法在压机保压状态下通过模具(而不是空气)对零件送行淬火冷却(并要保证一定的冷却速度)，只能一步步先进行淬火，再对冲压零件进行冷却，这样即延长了生产周期，也降低了生产效益，更使冲压零件的强度达不到要求。因此，改善热冲压装备的淬火冷却系统是现在冲压业的难题之一

6、，通常研究高强度钢热冲压装备都是针对上料装置、下料装置以及加热炉，而忽略了高强度钢成形后的冷却方式的研究。所以，有必要对高强度钢成形后的冷却方式进行研究，开发合理的模具冷却方式，使得高强度钢能在模具内完成成形和淬火的生产工艺，为高强度钢的热冲压生产提供有效的冲压装备。钢板热冲压新技术是一种将特殊的高强度钢板加热到奥氏体温度范围，快速移动到模具，快速冲压，在压机保压状态下通过模具(而不是空气)对零件送行淬火冷却(并要保证一定的冷却速度)，最后获得超高强度冲压件(组织为马氏体，强度在l000MPa左右甚至更高)的新型成形

7、装备[1]。高强度钢热冲压装备的改善以及模具冷却管路的优化设计目前已经成为国内外冲压工程界的研究热点。由于高强度钢要求板料在奥氏体完成快速冲压，在由奥氏体转变成马氏体过程中完成冷却以及马氏体组织分布的均匀性，冲压板料要有一定的冷却速度，以保证板料的高强度性[8]。国内外对高强度钢热冲压的淬火冷却系统的优化进行了相关的研究。1999年，蒂森克虏伯公司在为法国Renault（雷诺）汽车Laguna车型的缓冲器支架制造中采用了热冲压技术，该车被欧洲新车评定委员会碰撞试验中授予五星级别。而后，又采用热冲压技术为Peugeot

8、607（标致）制造了缓冲器支架，同时为Citroen（雪铁龙）的C5创新车型制造三个热冲压部件：一个缓冲器支架和两个A加强柱[9]。蒂森克虏伯钢铁公司的热冲压生产的汽车结构部件、模具及冲压工艺生产线如图所示。图1热冲压工艺生产的汽车结构部件图2热冲压模具图3蒂森克虏伯钢铁公司的热冲压生产线日产汽车的微型面包车“Serena（赛瑞纳）”采用100