预成形件对超高强钢板热冲压减薄率的影响
发布时间：2019-12-03 20:15
【摘要】：为了降低超高强钢板在热冲压过程中的减薄率,以车轮侧盖为研究对象,设计了4种预成形件结构方案,通过有限元模拟分析预成形件形状、尺寸对减薄率的影响,基于模拟结果,进行了预成形件热冲压实验。结果表明:热冲压件的显微组织为板条马氏体,显微硬度达到460 HV以上;零件球窝处材料减薄率最大,预成形有利于降低材料减薄率;预成形件储料面积越大,热冲压件材料减薄率越小;预成形件为深度为22.8 mm的圆拱形储料结构且切角时,材料减薄率最小,为11.67%,壁厚均匀性较好。实际热冲压实验结果和数值模拟结果基本一致。
【图文】：
男谐淘酱螅嗨辶显诘?步热冲压时，热量散失越小，材料的塑性越好，等效应变越小，板料厚度变化越小［8］。吕萌萌提出对超高强钢板直接冷冲压出成形件，再加热进行热冲压，结果表明，间接热冲压件精度比直接冷冲压件的精度高［9］。综合以上研究现状可知，目前对复杂汽车热冲压件减薄率的研究主要集中在工艺参数对减薄率的影响。对复杂汽车热冲压件预成形的研究，关注于预成形的行程以及热冲压时的工艺参数对成形性的影响，对预成形件的形状、尺寸对减薄率的影响研究较少。本文以车轮侧盖零件为研究对象，如图1所示，车轮侧盖为结构件，需要承受静压力和冲击载荷作用，对其力学性能要求较高，以超高强钢为其材料能够很好满足其力学性能要求。然而该零件形状复杂，特别是零件中部有凹球，需要在拉深时反向成形，容易造成零件过分减薄，从而影响制件的综合使用性能。针对车轮侧盖的结构特点，首先采用有限元方法模拟不同预成形件形状的冷成形、热冲压过程，分析预成形对减薄率的影响，依据模拟结果，对车轮侧盖进行了实际热冲压实验，获得较满意的实验结果。图1零件图Fig.1Part1预成形方案及有限元模拟1.1预成形件方案设计零件板料厚度为2.4mm，最大直径为Ф270mm。首先对零件进行工艺补充，确定拉深件，如图2所示，对拉深件进行坯料展开，初步确定毛坯为矩形，面积为62136mm2，毛坯尺寸为295mm×295mm的矩形，再进行下料，冷冲压出预成形件形状，最后热冲压出冲压件形状。图2拉深件Fig.2Drawingpart直接热冲压，板料的最大减薄率达到33.5%。为了实现热冲压件的成形，特别是要保证冲压件中部凹球部分的成形精度，设计预成形件时需要考虑冲压时成形部分的材料能够充分流动成形，材料得到及时补充。所以
强钢为其材料能够很好满足其力学性能要求。然而该零件形状复杂，特别是零件中部有凹球，需要在拉深时反向成形，容易造成零件过分减薄，从而影响制件的综合使用性能。针对车轮侧盖的结构特点，首先采用有限元方法模拟不同预成形件形状的冷成形、热冲压过程，分析预成形对减薄率的影响，依据模拟结果，对车轮侧盖进行了实际热冲压实验，获得较满意的实验结果。图1零件图Fig.1Part1预成形方案及有限元模拟1.1预成形件方案设计零件板料厚度为2.4mm，最大直径为Ф270mm。首先对零件进行工艺补充，确定拉深件，如图2所示，对拉深件进行坯料展开，初步确定毛坯为矩形，面积为62136mm2，毛坯尺寸为295mm×295mm的矩形，再进行下料，冷冲压出预成形件形状，最后热冲压出冲压件形状。图2拉深件Fig.2Drawingpart直接热冲压，板料的最大减薄率达到33.5%。为了实现热冲压件的成形，特别是要保证冲压件中部凹球部分的成形精度，设计预成形件时需要考虑冲压时成形部分的材料能够充分流动成形，材料得到及时补充。所以，预成形件的形状设计主要依据冲压件成形部分的形状、尺寸。以冲压件拉深成形部分的形状为参考设计依据，设计出4种不同的预成形件。第1种预成形件结构为与零件等深度，设计过程如图3所示，，预成形件外形为边长295mm的正方形，拉深部分深度为27.4mm，与零件深度相等。第2种预成形件为低于零件深度的圆拱形储料结构，利用等面积法即毛坯表面等于预成形件表面积的方法，预成形件深度设计为19.8mm，这样的结构能够充分储料，利于拉深时材料的流动、补充，如图4所示。第3种预成形件为低于零件深度且深度为19.5mm的圆拱形储料结构并且坯料切角，切去的角为等腰直角三角形，斜边为80mm，如图5所示。第4种预成形件
【图文】：
男谐淘酱螅嗨辶显诘?步热冲压时，热量散失越小，材料的塑性越好，等效应变越小，板料厚度变化越小［8］。吕萌萌提出对超高强钢板直接冷冲压出成形件，再加热进行热冲压，结果表明，间接热冲压件精度比直接冷冲压件的精度高［9］。综合以上研究现状可知，目前对复杂汽车热冲压件减薄率的研究主要集中在工艺参数对减薄率的影响。对复杂汽车热冲压件预成形的研究，关注于预成形的行程以及热冲压时的工艺参数对成形性的影响，对预成形件的形状、尺寸对减薄率的影响研究较少。本文以车轮侧盖零件为研究对象，如图1所示，车轮侧盖为结构件，需要承受静压力和冲击载荷作用，对其力学性能要求较高，以超高强钢为其材料能够很好满足其力学性能要求。然而该零件形状复杂，特别是零件中部有凹球，需要在拉深时反向成形，容易造成零件过分减薄，从而影响制件的综合使用性能。针对车轮侧盖的结构特点，首先采用有限元方法模拟不同预成形件形状的冷成形、热冲压过程，分析预成形对减薄率的影响，依据模拟结果，对车轮侧盖进行了实际热冲压实验，获得较满意的实验结果。图1零件图Fig.1Part1预成形方案及有限元模拟1.1预成形件方案设计零件板料厚度为2.4mm，最大直径为Ф270mm。首先对零件进行工艺补充，确定拉深件，如图2所示，对拉深件进行坯料展开，初步确定毛坯为矩形，面积为62136mm2，毛坯尺寸为295mm×295mm的矩形，再进行下料，冷冲压出预成形件形状，最后热冲压出冲压件形状。图2拉深件Fig.2Drawingpart直接热冲压，板料的最大减薄率达到33.5%。为了实现热冲压件的成形，特别是要保证冲压件中部凹球部分的成形精度，设计预成形件时需要考虑冲压时成形部分的材料能够充分流动成形，材料得到及时补充。所以
强钢为其材料能够很好满足其力学性能要求。然而该零件形状复杂，特别是零件中部有凹球，需要在拉深时反向成形，容易造成零件过分减薄，从而影响制件的综合使用性能。针对车轮侧盖的结构特点，首先采用有限元方法模拟不同预成形件形状的冷成形、热冲压过程，分析预成形对减薄率的影响，依据模拟结果，对车轮侧盖进行了实际热冲压实验，获得较满意的实验结果。图1零件图Fig.1Part1预成形方案及有限元模拟1.1预成形件方案设计零件板料厚度为2.4mm，最大直径为Ф270mm。首先对零件进行工艺补充，确定拉深件，如图2所示，对拉深件进行坯料展开，初步确定毛坯为矩形，面积为62136mm2，毛坯尺寸为295mm×295mm的矩形，再进行下料，冷冲压出预成形件形状，最后热冲压出冲压件形状。图2拉深件Fig.2Drawingpart直接热冲压，板料的最大减薄率达到33.5%。为了实现热冲压件的成形，特别是要保证冲压件中部凹球部分的成形精度，设计预成形件时需要考虑冲压时成形部分的材料能够充分流动成形，材料得到及时补充。所以，预成形件的形状设计主要依据冲压件成形部分的形状、尺寸。以冲压件拉深成形部分的形状为参考设计依据，设计出4种不同的预成形件。第1种预成形件结构为与零件等深度，设计过程如图3所示，，预成形件外形为边长295mm的正方形，拉深部分深度为27.4mm，与零件深度相等。第2种预成形件为低于零件深度的圆拱形储料结构，利用等面积法即毛坯表面等于预成形件表面积的方法，预成形件深度设计为19.8mm，这样的结构能够充分储料，利于拉深时材料的流动、补充，如图4所示。第3种预成形件为低于零件深度且深度为19.5mm的圆拱形储料结构并且坯料切角，切去的角为等腰直角三角形，斜边为80mm，如图5所示。第4种预成形件
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10 Marc Fleckenstein,Helmut Reuter,雷家
本文编号：2569306
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