汽車設(shè)計(jì)-汽車熱成型零部件設(shè)計(jì)規(guī)范模板

XX公司企業(yè)規(guī)范編號(hào)XXXX-XXXX汽車設(shè)計(jì)-汽車熱成型零部件設(shè)計(jì)規(guī)范模板XXXX發(fā)布.概述規(guī)范的主要目的通過(guò)本次對(duì)熱成型技術(shù)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)，滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中失誤，達(dá)到提升產(chǎn)品品質(zhì)目的。規(guī)范的主要內(nèi)容該規(guī)范主要針對(duì)公司現(xiàn)有車型的熱成型技術(shù)開發(fā)過(guò)程中的知識(shí)積累和概括，為今后開發(fā)車型提供設(shè)計(jì)指導(dǎo)，通過(guò)規(guī)范熱成型零部件的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般性流程，設(shè)計(jì)校核及實(shí)驗(yàn)要求等，系統(tǒng)、全面地檢查熱成型零部件在設(shè)計(jì)階段可能存在的問(wèn)題.做到及早發(fā)現(xiàn)，及早整改。.適用范圍及規(guī)范性引用文件范圍本規(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(jì)注意事項(xiàng)、技術(shù)要求、檢驗(yàn)和試驗(yàn)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規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過(guò)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(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)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(cè)定法GB/T228 金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法GB/T4340 金屬維氏硬度試驗(yàn)GB/T8170 數(shù)值修約規(guī)則GBZT13298 金屬顯微組織檢驗(yàn)方法GB/T13299 鋼的顯微組織評(píng)定方法3.術(shù)語(yǔ)和選材規(guī)格1熱成型熱成型是把鋼板加熱到900C左右的奧氏體區(qū)進(jìn)行沖壓成形，通過(guò)制件在沖壓金屬模內(nèi)冷卻淬火強(qiáng)化的一種成形工藝。2熱成型鋼熱成形鋼是一種低碳合金鋼，含有一定量的缽、硼為主的合金元素，具有良好的熱處理性能，可以通過(guò)直接熱沖壓成形或先預(yù)成形再熱沖壓成形同時(shí)模具內(nèi)淬火，從而獲得高強(qiáng)度。3熱成選材規(guī)格冷軋B1500HS/BTR165X0.thickness(mm)width(mm)

10.70?0.90900?1200mm(maxi250mln)20.91?1.20900?1300mm(max1350mm)30.91?1.20900T400mm(max1450mm)41.51-1.80900-1450mm(maxl500mm)注：選材必須符合公司車身材料選材庫(kù)4.熱成型技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用范圍1.熱成型技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：1）提高車型的碰撞性能； 2）實(shí)現(xiàn)更大程度的車身輕量化，降低油耗；3）零件成形性相對(duì)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(jì)簡(jiǎn)單，減少加強(qiáng)板數(shù)量； 6）降低壓機(jī)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(guò)車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以有效控制車身綜合制造成本。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；3）下車身前后梁；4）R柱加強(qiáng)板；5）B柱加強(qiáng)板；6）C柱加強(qiáng)板；7）地板中通道；8）車頂加強(qiáng)梁；9）其它車身、底盤結(jié)構(gòu)件、加強(qiáng)件等。車璃到果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(guò)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(dá)預(yù)定值，直接成型工藝流程如下圖；

2）間接成型工藝：systemPress2）間接成型工藝：systemPress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(duì)位移，從而減小模具表面在高溫下的磨損。對(duì)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(guó)內(nèi)主機(jī)廠大多采用直接成型工藝。.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(qiáng)鋼板材，這兩種不同類型超高強(qiáng)鋼板的沖壓工藝也有所區(qū)別。1）帶鍍層鋼板：在熱沖壓過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生氧化皮，但加熱時(shí)鍍層容易與加熱爐的套磁輯發(fā)生粘結(jié)，且價(jià)格較貴，其基本流程可概括為：下料一加熱、保溫一沖壓成形、淬火一保壓定型一激光切邊、沖孔—*■噴丸一涂油。2）不帶鍍層的超高強(qiáng)鋼板：其加熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生氧化皮，其沖壓工藝基本流程可概括為：下料一噴涂防氧化涂料一加熱、保溫一沖壓成形、淬火T保壓定型"激光切邊、沖孔”去涂層一涂油。考慮到成本因素，除了工作環(huán)境相對(duì)惡劣的零件，目前主機(jī)廠傾向于使用非鍍層鋼板。.熱成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)1熱成型零部件為一次性成型，后進(jìn)行激光切割，杜絕熱成型零部件有沖壓負(fù)角。6.2熱成形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該避免圓孔翻邊（如下圖1）。目前的熱沖壓工藝中進(jìn)行圓孔熱翻邊是比較困難的很難達(dá)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13熱成形零部件設(shè)計(jì)成型結(jié)構(gòu)時(shí)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(xiǎn)。外凸翻邊的最終線長(zhǎng)度比初始長(zhǎng)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(shì)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(zhǎng)類翻邊，產(chǎn)生拉伸法蘭邊（如下圖3）,豎邊的長(zhǎng)度在成形過(guò)程中會(huì)被拉長(zhǎng)，當(dāng)變形程度過(guò)大時(shí)，豎邊邊緣的切向伸長(zhǎng)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(wú)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?？傮w上說(shuō)，熱成形零部件不宜有翻邊，尤其是90度的翻邊特征。6.4熱成形零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jìn)（如下圖4）o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）.翻邊成形的改進(jìn)設(shè)計(jì)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(shí)，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(dòng)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，且拉裂的傾向隨著拉深深度的增加而加劇。（a） （b）板料與模具接觸時(shí)對(duì)成形的影響：（a）接觸時(shí)序不同導(dǎo)致溫度分布不均勻；（b）局部塑性變形圖56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(guò)程中，材料流動(dòng)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（QN93。）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)分尺寸比例要恰當(dāng)，盡量避免設(shè)計(jì)寬凸緣和深拉延（D>3d,hN2d,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：RN5t（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(wèn)題，在中間需有過(guò)渡特征，可減緩特征變化，以便多余材料能及時(shí)消除（如下圖7）0

優(yōu)化前 優(yōu)化后圖76.9避免劇烈的幾何形狀過(guò)渡（如下圖8）板料與模具間存在接觸時(shí)序上的差異，急劇的幾何形狀過(guò)渡將會(huì)造成接觸，時(shí)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(jì)必須平緩過(guò)度，增加過(guò)渡圓角半徑，盡可能的減少變形過(guò)程中不與模具接觸的板料面積。減小零件沿長(zhǎng)度方向的彎曲角度。過(guò)大的彎曲角度會(huì)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(guò)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(jìn)行設(shè)計(jì)，沖壓方向確定的一個(gè)原則是：以產(chǎn)品能夠在4個(gè)角能盡量保證上模同時(shí)接觸胚料為原則（如下圖9）a料能同時(shí)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鎖扣為和門較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，且凸包而的角度要盡可能的大，然后倒R15以上圓角?？孜煌拱荒茏龅锰?，且周邊優(yōu)化前 優(yōu)化后圖106.12鎖扣為和門較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，且凸包而的角度要盡可能的大，然后倒R15以上圓角。孔位凸包不能做得太深，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(jì)，降低不對(duì)稱度.截面形狀應(yīng)該盡量簡(jiǎn)單對(duì)稱。對(duì)稱度較差的零件設(shè)計(jì)，會(huì)導(dǎo)致坯料難以定位（如下圖12）。在成形過(guò)程中，坯料可能會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，模具與坯料接觸狀態(tài)差，甚至?xí)绊懖牧系牧鲃?dòng)和淬火冷卻。金坯料難以定位圖126.14B柱結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免封閉式設(shè)計(jì)，而采用開放式設(shè)計(jì)。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(xiǎn)。封閉式的“杯狀1?結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致成形過(guò)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(shí)，若彎曲處的圓角過(guò)小，則外表面容易產(chǎn)生裂紋。如使用涂層板時(shí)，還會(huì)引起涂層的剝離，為此規(guī)定最小彎曲半徑RN2t（t為板料厚度，R為彎曲半徑）；防止圓角在彎曲時(shí)受壓產(chǎn)生擠料后起皺，應(yīng)設(shè)計(jì)預(yù)留切口（如下圖14）。圖1416熱成形零部件的應(yīng)盡量在零件上設(shè)置吸皺筋（余料倉(cāng)），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(jì)中，應(yīng)該設(shè)置吸皺筋（如下圖15）。同時(shí)有利于焊接工藝。圖1517熱成型零部件紅色R角需要盡可能的大，方便在成型過(guò)程中材料的流動(dòng)，避免產(chǎn)品表面的拉傷和刮痕（如下圖16）。

圖167.技術(shù)要求一般技術(shù)要求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(duì)于不帶涂層的熱沖壓成形制件，表面應(yīng)經(jīng)過(guò)噴丸或其他處理方式去除氧化皮。7.2材料特性要求2.1化學(xué)成分2.1.1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/ZTB07.25O牌號(hào)化學(xué) 成 分 ％CSiMnPSAltBCrMOTIB1500HS/BTR1650.18^0.28W0.72. 0位0.025W0.01>0.020W0.00400.7W0.4W0.06B1500HS/BTR1650.22、0.270.15'0.51.1"1.1位0.025W0.Oil0.02、0.060.0015、0.0035W0.35W0.350.03、0.052.1.2熱成形鋼及鋼管的成品化學(xué)成分允許偏差應(yīng)符合GB/T222的規(guī)定。2.2力學(xué)性能2.2.1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(hào)屈服強(qiáng)度MPa抗拉強(qiáng)度MPa延伸率A50(%)然成形后B1500HS/BTR165>1000>1300N62.2.1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(hào)屈服強(qiáng)度MPa抗拉強(qiáng)度MPa延伸率A50（*）延伸率A80（%）推薦料厚（mm）然軋B1500HS/BTR165N300N150不適用>121.5/1.8/2.0/2.5冷軋N3002500不適用注20熱成形后>1000>1300N6不適用注：如果從成形后的制件上無(wú)法制取標(biāo)準(zhǔn)拉伸樣條，表面硬度不得小于400HV。2.3金相組織加熱成形后的沖壓件基體組織主要為：板條馬氏體?？偯撎紝由疃炔坏贸^(guò)0.07mm,7.3熱成形鋼預(yù)涂層7.3.1涂層主要組成元素必須滿足下表要求。涂層中不得含有對(duì)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%7.3.2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(duì)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/m’）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(duì)于制件安裝在整車中，屬于可見(jiàn)面的，不得存在影響涂裝性能的表面缺陷，非可見(jiàn)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、微小的凹痕缺陷存在。7.4交貨狀態(tài)7.4.1熱成形鋼板冷連軋后經(jīng)退火及平整后交貨。7.4.2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(yùn)輸、裝卸及貯存條件下六個(gè)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(yàn)和試驗(yàn)熱成形鋼板的外觀用肉眼檢查（參考7.L1）。熱成形鋼板的尺寸、外形應(yīng)用合適的測(cè)量工具測(cè)量，每批熱成形鋼板的檢臉項(xiàng)目、試樣數(shù)量、取樣方法、試驗(yàn)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，可以取比例式樣二

序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目試樣數(shù)量（個(gè)）取樣方法試臉?lè)椒ㄈ臃较?化學(xué)分析2?3Q/ZTB07.008GB/T223—2拉伸試驗(yàn)3GB/T228