汽車設(shè)計-汽車熱成型零部件設(shè)計規(guī)范模板

1、XX公司企業(yè)規(guī)范編號XXXX-XXXX汽車設(shè)計-汽車熱成型零部件設(shè)計規(guī)范模板XXXX發(fā)布1.概述1.1規(guī)范的主要目的通過本次對熱成型技術(shù)設(shè)計規(guī)范的整理和總結(jié)，梳理出熱成型技術(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計共性和規(guī)范要求，引導(dǎo)熱成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。降低產(chǎn)品設(shè)計過程中失誤，達到提升產(chǎn)品品質(zhì)目的1.2規(guī)范的主要內(nèi)容該規(guī)范主要針對公司現(xiàn)有車型的熱成型技術(shù)開發(fā)過程中的知識積累和概括，為今后開發(fā)車型提供設(shè)計指導(dǎo)，通過規(guī)范熱成型零部件的設(shè)計注意事項、結(jié)構(gòu)設(shè)計一般性流程，設(shè)計校核及實驗要求等，系統(tǒng)、全面地檢查熱成型零部件在設(shè)計階段可能存在的問題，做到及早發(fā)現(xiàn)，及早整改。2.適用范圍及規(guī)范性引用文件2.1范圍本

2、規(guī)范規(guī)定了公司熱成形零部件采用板材的分類和結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項、技術(shù)要求、檢驗和試驗等。本規(guī)范適用于公司汽車部件應(yīng)用熱成形鋼板材料。2.2規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。GB/T222鋼的化學(xué)分析用試樣取樣法及成品化學(xué)成分允許偏差GB/T223鋼鐵及合金化學(xué)分析方法GB/T224鋼的脫碳層深度測定法GB/T228金屬材料室溫拉伸試驗方法GB/T4340金屬維氏硬度試驗GB

3、/T8170數(shù)值修約規(guī)則GB/T13298金屬顯微組織檢驗方法GB/T13299鋼的顯微組織評定方法3.術(shù)語和選材規(guī)格3.1熱成型熱成型是把鋼板加熱到900C左右的奧氏體區(qū)進行沖壓成形，通過制件在沖壓金屬模內(nèi)冷卻淬火強化的一種成形工藝。3.2熱成型鋼熱成形鋼是一種低碳合金鋼，含有一定量的錳、硼為主的合金元素，具有良好的熱處理性能，可以通過直接熱沖壓成形或先預(yù)成形再熱沖壓成形同時模具內(nèi)淬火，從而獲得高強度。3.3熱成選材規(guī)格冷軋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：選材必須符合公司車身材料選材庫4.熱成型技術(shù)的優(yōu)勢及應(yīng)用范圍4.1.熱成型技術(shù)的優(yōu)勢：1）提高車型的碰撞性能；2）實現(xiàn)更大程度的車身輕量化,降低油耗；3）零件成形性相對較好，不易回彈；4）采用激光切割，零件精度容易保證；5）車身結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，減少加強板數(shù)量；6）降低壓機噸位要求，減少固定投資；7）有效提高零件的表面硬度及耐磨性;8）通過車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，可以有效控制車身綜合制造成本。4.2熱成型的應(yīng)用范圍：1）前、后門左右防撞桿（梁）；2）前后防撞梁；

5、3）下車身前后梁；4）A柱加強板；5）B柱加強板;6）C柱加強板；7）地板中通道；8）車頂加強梁；9）其它車身、底盤結(jié)構(gòu)件、加強件等。5.熱成型技術(shù)工藝介紹熱成型工藝分為兩種：1）直接成型工藝：直接熱成型中，板材不經(jīng)過預(yù)成型，直接將平板加熱奧氏體化，然后放入模具中高速成型，沖壓深度到達預(yù)定值，直接成型工藝流程如下圖；下料沖孔）抗拉強度為4Q0-BOOMpa左右的BORONtHfe快速合模、成形,保川冷r卻到100200Q在步進爐加熱到下料沖孔）抗拉強度為4Q0-BOOMpa左右的BORONtHfe快速合模、成形,保川冷r卻到100200Q在步進爐加熱到Ac3左右，施分奧氏體化若采用裸板則進行噴

6、九處叩以上除冬件農(nóng)面筑化皮隨羞淋冷卻,激光敏具）切邊、沖孔得到抗拉強度為1500Mpai右的不件譏移到川枷BlankFurnace2）間接成型工藝：間接成型工藝也稱為多步熱沖壓，材料首先在常規(guī)冷成型模具中成型到最終形狀的90%95%,然后將預(yù)成型的零件加熱奧氏體化并熱成型和淬火硬化。在間接熱成型工藝中，零件的預(yù)成型可以減材料與模具之間的相對位移，從而減小模具表面在高溫下的磨損。對于一些形狀復(fù)雜或拉深較大的工件使用這種工藝，但間接工藝增加了設(shè)備成本，國內(nèi)主機廠大多采用直接成型工藝。Pr&sssystem5.2熱成型板料：熱成型板料采用帶鍍層和不帶鍍層兩種超高強鋼板材，這兩種不同類型超高強鋼板的沖

7、壓工藝也有所區(qū)別。1）帶鍍層鋼板：在熱沖壓過程中不會產(chǎn)生氧化皮，但加熱時鍍層容易與加熱爐的套磁輥發(fā)生粘結(jié)，且價格較貴，其基本流程可概括為：下料T加熱、保溫T沖壓成形、淬火T保壓定型T激光切邊、沖孔T噴丸T涂油。2）不帶鍍層的超高強鋼板：其加熱時會產(chǎn)生氧化皮，其沖壓工藝基本流程可概括為：下料T噴涂防氧化涂料T加熱、保溫T沖壓成形、淬火T保壓定型激光切邊、沖孔去涂層T涂油?？紤]到成本因素，除了工作環(huán)境相對惡劣的零件，目前主機廠傾向于使用非鍍層鋼板。熱成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項熱成型零部件為一次性成型，后進行激光切割，杜絕熱成型零部件有沖壓負(fù)角。熱成形結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，應(yīng)該避免圓孔翻邊（如下圖1）。目前

8、的熱沖壓工藝中進行圓孔熱翻邊是比較困難的很難達到必要的精度，且很難將胚料優(yōu)化到可以翻孔的位置，且翻邊后難以做激光切割。圖1熱成形零部件設(shè)計成型結(jié)構(gòu)時應(yīng)注意拉延-法蘭邊區(qū)域，這些區(qū)域有更高的起皺、開裂風(fēng)險。外凸翻邊的最終線長度比初始長度短（如下圖2）產(chǎn)生壓縮法蘭邊，容易導(dǎo)致起皺和折疊，且起皺的趨勢隨翻邊高度的增加而增大，建議翻邊控制在5mm以內(nèi)。內(nèi)凹翻邊屬于伸長類翻邊，產(chǎn)生拉伸法蘭邊（如下圖3），豎邊的長度在成形過程中會被拉長，當(dāng)變形程度過大時，豎邊邊緣的切向伸長和厚度減薄就比較大，容易發(fā)生拉裂。法蘭邊越高，拉伸失穩(wěn)越明顯。無論是外凸翻邊，還是內(nèi)凹翻邊，都應(yīng)降低翻邊高度和曲率。總體上說，熱成形零

9、部件不宜有翻邊，尤其是90度的翻邊特征。圖2圖36.4熱成形零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計中，翻邊特征是外凸翻邊且轉(zhuǎn)角很急的情況下做以下缺口改進（如下圖4）。避免局部堆料起皺（保證焊接邊15mm，缺口處到圓角保證3mm以上）.圖4翻邊成形的改進設(shè)計6.5降低拉延深度，且成形深度盡可能相同，應(yīng)能夠采用一次拉延成形，避免多次拉伸。冷拉深成形中，零件易在凸模圓角處開裂。而熱拉深成形時，板料與模具在凸凹模圓角處先接觸（如下圖5），導(dǎo)致這些部位首先冷卻硬化，變形抗力增大。變形將轉(zhuǎn)向溫度較高、具有良好塑性流動性的拉延側(cè)壁，導(dǎo)致應(yīng)變集中。由于側(cè)壁處于平面應(yīng)變狀態(tài)，拉延深度的增加依靠材料厚度的減薄，因而易產(chǎn)生拉裂，且拉裂的傾

10、向隨著拉深深度的增加而加劇。無模具泠卻作用，蠱度仍較商望哇吏無模具泠卻作用，蠱度仍較商望哇吏腿某中在逅度肓,麵融悝能好的局部區(qū)遐與桓目搖甬電時洋早的趕料先療冷SPb）a）b）板料與模具接觸時對成形的影響：（a）接觸時序不同導(dǎo)致溫度分布不均勻；（b）局部塑性變形圖56.6熱成型零部件截面形狀上應(yīng)避免直壁和階梯形零件的拉深成形。直壁和階梯型截面形狀在成形過程中，材料流動阻力增大，且熱板料與模具的接觸狀況差，接觸壓力低，甚至出現(xiàn)不與模具接觸的非接觸區(qū)域，影響板料快速淬火應(yīng)采用錐形（a三93）或是拋物線形拉深成形（如下圖6）。拉深成形：（a）錐形拉深；（b）拋物線形拉深圖66.7熱成型零部件結(jié)構(gòu)分尺寸

11、比例要恰當(dāng)，盡量避免設(shè)計寬凸緣和深拉延（D3d,h三2d,d為工件直徑，D為凸緣直徑，h為拉深深度）；拉深成形的圓角半徑要合適，圓角半徑盡量取大，一般應(yīng)滿足關(guān)系：R三5t（t為板料厚度，R為圓角半徑）；6.8熱成型零部件特征避免高落差急劇變化，以減少堆料問題，在中間需有過渡特征，可減緩特征變化，以便多余材料能及時消除（如下圖7）。優(yōu)化前優(yōu)化后圖76.9避免劇烈的幾何形狀過渡（如下圖8）板料與模具間存在接觸時序上的差異，急劇的幾何形狀過渡將會造成接觸，時序相差更大，更易產(chǎn)生高的溫度梯度，加劇應(yīng)變集中。B柱的形狀設(shè)計必須平緩過度，增加過渡圓角半徑，盡可能的減少變形過程中不與模具接觸的板料面積。減小

12、零件沿長度方向的彎曲角度。過大的彎曲角度會使得沖壓方向的選擇變得困難，影響零件的成形。圖86.10由于模具在制作過程中，沖壓方向選擇產(chǎn)品各方面比較均衡的方向，因此相關(guān)的鎖位凸包，需以出模方向進行設(shè)計，沖壓方向確定的一個原則是：以產(chǎn)品能夠在4個角能盡量保證上模同時接觸胚料為原則（如下圖9）。料能同時接觸圖96.11圓角要求：拐角處盡可能的以球R接順，且盡可能的大（如下圖10）優(yōu)化前優(yōu)化后圖106.12鎖扣為和門鉸鏈位的凸包在滿足功能要求的情況下，盡可能降低凸包高度，且凸包面的角度要盡可能的大，然后倒R15以上圓角?？孜煌拱荒茏龅锰?，且周邊R角和斜度都必須是做大，以防止局部缺料而拉薄拉裂（如下

13、圖11）.圖116.13熱成型零部件應(yīng)盡量采用規(guī)則的形狀設(shè)計，降低不對稱度，截面形狀應(yīng)該盡量簡單對稱。對稱度較差的零件設(shè)計，會導(dǎo)致坯料難以定位（如下圖12）。在成形過程中，坯料可能會產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，模具與坯料接觸狀態(tài)差，甚至?xí)绊懖牧系牧鲃雍痛慊鹄鋮s。圖126.14B柱結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免封閉式設(shè)計，而采用開放式設(shè)計。盡可能采取彎曲成形，減少法蘭邊產(chǎn)生起皺、減薄以及拉裂的危險。封閉式的“杯狀”結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致成形過程中材料在凸凹模拐角處產(chǎn)生壓縮變形和起皺，在滿足使用要求的情況下，增大零件圓角半徑或側(cè)壁的傾斜度有利于成形（如下圖13）。圖136.15板件（側(cè)壁）彎曲時，若彎曲處的圓角過小，則外表面容易產(chǎn)生裂紋。如

14、使用涂層板時，還會引起涂層的剝離，為此規(guī)定最小彎曲半徑R三2t（t為板料厚度，R為彎曲半徑）；防止圓角在彎曲時受壓產(chǎn)生擠料后起皺，應(yīng)設(shè)計預(yù)留切口（如下圖14）。圖146.16熱成形零部件的應(yīng)盡量在零件上設(shè)置吸皺筋（余料倉），防止零件的起皺。尤其是B柱零件的端部和中間梁的設(shè)計中，應(yīng)該設(shè)置吸皺筋（如下圖15）。同時有利于焊接工藝圖156.17熱成型零部件紅色R角需要盡可能的大，方便在成型過程中材料的流動，避免產(chǎn)品表面的拉傷和刮痕（如下圖16）。圖16技術(shù)要求7.1一般技術(shù)要求7.1.1表面質(zhì)量熱沖壓件加工表面不允許有裂紋、夾雜、起皺、氧化皮、切邊拉傷等缺陷，對于不帶涂層的熱沖壓成形制件，表面應(yīng)經(jīng)過

15、噴丸或其他處理方式去除氧化皮。7.2材料特性要求7.2.1化學(xué)成分熱成形鋼板的化學(xué)成分(熔煉分析)應(yīng)符合下表的規(guī)定，且不含禁限用物質(zhì)，滿足公司汽車禁用和限用物質(zhì)規(guī)范Q/ZTB07.25。牌號化學(xué)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熱成形鋼及鋼管的成品化學(xué)成分允許偏差應(yīng)符合GB/

16、T222的規(guī)定7.2.2力學(xué)性能熱成形鋼管的力學(xué)性能應(yīng)符合下表的規(guī)定。狀態(tài)牌號屈服強度MPa抗拉強度MPa延伸率A50(%)熱成形后B1500HS/BTR165三1000三1300三6熱成形鋼板的力學(xué)性能應(yīng)符合下表的規(guī)定狀態(tài)牌號屈服強度MPa抗拉強度MPa延伸率A50（%）延伸率A80（%）推薦料厚（mm）熱軋B1500HS/BTR165三300三450不適用三121.5/1.8/2.0/2.5冷軋三300三500不適用三20熱成形后三1000三1300三6不適用注：如果從成形后的制件上無法制取標(biāo)準(zhǔn)拉伸樣條，表面硬度不得小于400HV。7.2.3金相組織加熱成形后的沖壓件基體組織主要為：板條馬

17、氏體。總脫碳層深度不得超過0.07mm。7.3熱成形鋼預(yù)涂層涂層主要組成元素必須滿足下表要求。涂層中不得含有對附著性能、磷化性能和涂漆性能有害的元素。鋁硅涂層（WT.%）Al85-95%Si5-11%鋁硅涂層按在熱成形前后做涂層分為兩類，分別稱為預(yù)涂層和后涂層（熱沖壓成形后做鋁硅涂層），對于涂層單位重量、厚度必須滿足下表要求。鋁硅涂層單位重量、厚度要求狀態(tài)涂層重量（g/m2）涂層厚度（um）預(yù)涂層60-10019-33后涂層不適用307.3.2涂層表面質(zhì)量對于制件安裝在整車中，屬于可見面的，不得存在影響涂裝性能的表面缺陷，非可見面，如果不影響抗腐蝕和成形性能，允許一些輕微的褶皺、輕微的拉傷、微

18、小的凹痕缺陷存在。7.4交貨狀態(tài)熱成形鋼板冷連軋后經(jīng)退火及平整后交貨。熱成形鋼板通常涂油供貨，所涂油膜應(yīng)能用堿水溶液除掉，供方保證自制造之日起在通常的非裸包包裝、運輸、裝卸及貯存條件下六個月不生銹。根據(jù)公司要求，經(jīng)供需雙方協(xié)議并在合同中注明，亦可以不涂油供貨。檢驗和試驗熱成形鋼板的外觀用肉眼檢查（參考7.1.1）。熱成形鋼板的尺寸、外形應(yīng)用合適的測量工具測量。每批熱成形鋼板的檢驗項目、試樣數(shù)量、取樣方法、試驗方法及取樣方向應(yīng)符合下表的規(guī)定。若從沖壓件上本體取樣，取樣位置選取盡量選取較為平坦處，且盡量分布在制件不同部位，原則上取Q1標(biāo)準(zhǔn)式樣（Q1:參考公司金屬材料取樣標(biāo)準(zhǔn)），如果受取樣空間限制，可以取比例式樣。序號檢驗項目試樣數(shù)量（個）取樣方法試驗方法取樣方向1化學(xué)分析23Q/ZTB07.008GB/T2232拉伸試驗3G