【轻量化奖评选】低成本快节拍热冲压创新技术研究与应用

　　参评技术：低成本快节拍热冲压创新技术研究与应用

　　

　　

　　本项目的研究成果首先在宝钢热冲压产线（上海宝钢热冲压公司和柳州热冲压中心）上应用实施，推进上汽通用五菱在其百万平台车型上使用热冲压零件，进而壳在国内汽车厂和相关企业进行推广应用。关键成果介绍

　　

　　1）微车领域低成本快节拍热冲压零件优化设计技术

　　

　　采用高精度热冲压仿真分析技术，分析、评估、改进热冲压零件的成形性；从低成本快节拍的特点出发，对热冲压零件进行优化设计，特别是零件合理划分、零件局部特征的简化、优化，以降低模具开发成本，降低模具开裆高度；综合考虑装配要求和现有装备技术现实可行性，进行热冲压零件少无激光切割的优化设计；完成热冲压零件的最终数模冻结，建立微车领域低成本快节拍热冲压零件设计规范。

　　

　　2）高耐磨高导热热冲压专用模具钢材料工艺优化与材料稳定化制造技术

　　

　　以前期预研发成果高耐磨高导热热冲压专用模具钢材料BSWCM为基础，通过材料成分和生产工艺的严格控制，实现高品质模具钢生产材料质量的稳定控制；进行最终真空淬火和回火热处理工艺的研究，保证其冲击韧性、热导率等性能不降低的前提下，通过现场应用实验，确定淬火、回火硬度控制合理的目标值；对材料进行等离子渗氮或碳氮共渗表面处理，通过实验室评价（包括表面硬度，渗层深度，白亮层厚度及表面结合力、高温摩擦磨损实验研究等）和实际应用实验确定合理的表面处理工艺。对经过稳定化生产工艺的材料进行热冲压模具镶块制备、热处理和表面处理，并进行量产考核验证，最终形成高耐磨高导热热冲压专用模具钢材料稳定化制造技术。

　　

　　3）热冲压模具疲劳开裂CAE分析技术

　　

　　建立基于ABQUS、Fatigue和Fe-Safe软件平台的热冲压模具疲劳开裂CAE分析模型，通过试验手段获得热冲压模具钢材料的S-N曲线；以CN200 B柱热冲压模具为对象，开展热冲压模具疲劳开裂CAE分析及其批量冲压验证，持续优化模型；建立冲压模具疲劳开裂CAE分析标准化规范、流程。

　　

　　4）低成本快节拍热冲压模具工艺优化设计技术

　　

　　根据宝钢热冲压模具设计规范，进行热冲压模具初步设计；应用模内淬火数值模拟技术，对快节拍条件下热冲压模具的冷却速度和冷却均匀性进行CAE分析预测，根据CAE结果，对冷却回路进行优化设计；应用热冲压模具疲劳开裂CAE分析技术，对快节拍条件下热冲压模具的疲劳寿命进行预测，根据预测结果，对冷却回路进行进一步优化设计；应用模内淬火CAE和热冲压模具疲劳开裂CAE分析交替综合分析，完成热冲压模具的最终优化设计，最终实现保压时间能控制在6秒之内，生产节拍能提升到4冲程/分钟以上，模具疲劳开裂寿命在30万冲程以上。

　　

　　5）热冲压零件冷切边冲孔技术

　　

　　热冲压零件冷切边冲孔技术主要包括冷切边冲孔模具钢选择，模具结构设计与优化；热冲压零件冷切边冲孔工艺设计与优化；热冲压零件冷切边冲孔验证模具加工制作；热冲压零件切边冲孔模具生产验证与维护技术研究。

　　

　　本项目在热冲压特别是低成本快节拍热冲压技术方面处于国际先进、国内领先的水平。以典型热冲压B柱（裸板）为例，主要技术指标包括：保压时间，生产节拍，模具寿命。本项目研发的低成本快节拍热冲压寿命验证模最终实现保压时间6秒，缩短40%，生产节拍提升到4冲程/分钟，提升60%，模具寿命达到30万冲程，提升50%。

　　

　　

　　应用项目研发的低成本快节拍热冲压技术开发的CN200热冲压B柱寿命验证模具最终实现保压时间6秒，缩短40%，生产节拍提升到4冲程/分钟，提升60%，项目验收时验证模寿命达到325281冲程，提升50%以上，达到国际先进水平。

　　

　　低成本快节拍热冲压创新技术研究成果在五菱百万平台车型上得到产业化推广和应用，满足了五菱对低成本热冲压零件日益增长的需求，取得了良好的经济效益和社会效益，达到国际先进水平。以CN200车型B柱加强板为例（ 50万件/年），项目完成以后，单件累计降本22元，该产品累计实现降本2200万元。

　　

      是否产业化：已量产