【成形工艺】我要学热成形-B柱设计原则

热冲压技术在提高车型的碰撞性能及车身轻量化方面有较大的优势。通过热成形，可以得到尺寸精度较好的零件，并且车身结构设计可以简化。通过patch，TWB等技术的使用，可以有效减少加强板的数量、降低压力机的吨位要求。但是，参照冷冲压理论来设计热成形零件显然不是非常的合理。那么，在设计热成形零件时(如汽车B柱加强板)，有哪些工艺原则呢？

B柱简述

B柱是重要的承力件，不仅要求在承受一定冲击后车门能顺利打开，同时还需要前门锁环、后门铰链、安全带卷收器和高调等部件提供安装环境。通常，B柱位置有侧围外板、B柱加强板和B柱内板三层结构构成。一般将B柱加强板设计成热成形零件，我们经常听到的热成形B柱指的就是B柱加强板。

图1

B柱要求有较高的强度和刚度；既不能过硬，也不能过软。其结构特点为拉深深度较大、截面变化较复杂、、圆角半径较小等。B柱加强板的示意如图2。图中1为侧围外板，2为B柱加强板，3为B柱内板，4为B柱加强板衬板。

图2

工艺特性

1.塑性变形能力。热冲压要求在高温下进行，一般为850℃左右，此时，硼钢的流动性好。

2.热冲压过程主要是C元素的固溶强化。板料为塑性变形与相变同时发生的过程。

3.摩擦系数大。热冲压时硼钢的强度和硬度都会有所降低，且高温时润滑系数减小。

4.裸板与镀层板成形差异大。裸板在高温下容易氧化，表面质量较差。而镀层板在成形时镀层容易开裂，防腐性能将会受到影响。

工艺原则

1

翻边

禁止有圆孔翻边。热冲压中不适宜进行圆孔翻边，对成形后的零件进行圆孔翻边也极为困难。很难达到必要的精度，很难将坯料优化到翻边孔的位置，并且翻边以后激光切割困难。

图3

无论是内凹还是外凸翻边，其高度和曲率都应尽量低。总体而言热成型B柱，不宜有翻边，尤其是角度较小的翻边，在设计既有翻边又有局部鼓包和凸起时，应尽可能设计为呈凸起方向与翻边压弯方向一致，以便在一道工序中冲压出来。

2

拉深

应能够采用一次拉延成形，避免多道次拉深。拉深成形的圆角半径尽量取大些，R≥5t ( 其中，t为板料厚度，R 为圆角半径)。

避免直壁和阶梯形零件的拉深成形。直壁和阶梯形零件在成形中，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区域，影响板料快速淬火。可采用锥形( α≥93°) 或抛物线形拉深结构。

图4

3

反向冲压

避免出现较深和较大区域的反向冲压成形。这些区域很可能需要二次成形，而这对于热冲压后的零件是很难实现的。若无法避免，则应采用较大的过渡圆角，防止引发由高温度梯度导致的局部变形，降低开裂风险。

图5

4

倒角

最小弯曲半径R≥2t( t 为板料厚度，R 为弯曲半径)。拐角处应尽可能做成球角，且球角半径尽可能大。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。当使用镀层板时，还会引起镀层的剥离。

图6

5

吸皱筋

板料在奥氏体状态下的变形抗力低，流动速度快，易形成起皱。因此，应在零件结构上设置吸皱筋，降低起皱倾向。

图7

6

关于公差

目前，对于热成形零件，贴合面面位置度公差带能控制在1mm以内，非贴合面面位置度公差带能控制在2mm以内。

非重要位置切边及开孔可适当放大公差。

判定切边线是否采用激光切割的公差带临界值基本设定在4mm。低于4mm的，采用激光切割；高于或者等于4mm的可以在落料时一并完成。

热成形生产视频

1.东莞豪斯特热成形零件生产视频：

2.海斯坦普热成形零件生产视频：

总结

本文简单介绍了几个热冲压零件的设计原则，相对了可多工序完成的冷冲压，热成形一般只有一道工序。在设计热成形零件时，除了要考虑一般冲压件的规则外还需注意其翻边、拉深、倒角等特征的设计。

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