TRB板材说明及热冲压CAE成型分析-2015-4-1

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1、TRB板料及其热冲压CAE成型分析与模具设计关键点阿龙2015.04.01汽车轻量化是对当前环保来说是至关重要的课题，而TRB对汽车轻量化也提供可行性工艺方案。本文介绍一下TRB（连续变截面轧制）的定义及生产流程，并以B柱为案例，利用AutoformR3.1软件进行热冲压分析。一、TRB（连续变截面）定义及生产流程定义：TRB是通过一种新的轧制工艺——柔性轧制技术而获得的连续变截面薄板。即在钢板轧制过程中，可以通过计算机实时控制和调整轧辊的间距，以获取沿轧制方向上按预先定制的厚度连续变化的板材。如图1：生产工艺

2、：TRB板材生产是通过控制上、下轧滚组之间的间隙，按照PC设定的连续、周期变化的间隙，轧出厚度连续变化的板材。与传统板材轧制相比，对于轧制后的卷材收卷方式，由于轧制后的厚度是变化的，对板材的收卷有一定的困难。因此，目前生产工艺是：TRB轧制后，直接进入多工位压机设备，进行级进落料，最终得到生产所需的板料。如图2：图2：TRB板材生产工艺流程；二、B柱产品工艺分析产品厚度布局；考虑到零件深度较大，直接成型，法兰边的质量不好控制（如图3）。因为在两边加两个Blankhold控制法兰边的起皱。注：热冲压模具中，一般不

3、建议使用压边圈，因为，考虑到板料的热辐射、热传递和热对流这三个热量传递因素，压边圈的增加会让成型时，板料过快冷却，对材料的流动有一定的影响。因此，实际中压边圈是不起压边作用的，只是控制起皱，同时压边圈与上模之间的间隙一般比料厚大50丝。图3；同时，图4中两个红色圈内，反坎较大，成型的时候会有内皱和成型不充分，因为设计时，此处增加两个PAD先成型。图4；三、B柱热冲压DieLayout设计压边圈型面采用零件本身的法兰面，制作B柱DieLayout如下图5：图5；B柱DieLayout；四、CAE成形分析1、板料展

4、开利用Autoform板料生成器，初步展开板料如图6，T=1.2，过度区域T=1.8图6Blank；注意：T=1.2的两个厚度的长度优化和排样的时候，一定要考虑轧制的连续周期性。同时，目前全球只有一家厂商能做这个板料工艺，是MUBEA，目前卷材能实现的最大宽度是750mm。2、模具设计主要工作部件有：上模、PAD、压边圈、凸模。模具位置关系如图7：图7：模具设计；3、CAE成形分析01、建立Direct-hot_forming分析模型，板料初始温度为950，模具温度为60，热传导系数HTC3.5。如图8：02、

5、板料定义材质为22MnB5,目前的AF无法做TRB板料的定义，用TWB板料近似替代（DF5.9.2好像可以定位TRB板料）。如图9和10：图9TRB板料定义；图1022MnB5材料参数03、工序内容定义热冲压分为三大步骤：板料传递（上料）、成型（冲压）、保压。1、板料传递定义时间为7S，如图11：图11，板料传递；2、冲压工序定义，如图12、13；图12，成型工具体定义图13工艺过程定义3、保压时间定义，如图14图14保压时间定义：04、成型结果分析图15板料初始温度图16板料夹持传递过程中温度损失图17成形性

6、图18成型后料厚分布图18板料减薄率（激光切割范围内安全可接受）图19起皱分析（局部可能起皱，PAD位置还可以优化）图19成型结束后温度分布图20激光切割余量足够，还可以优化五：模具结构设计关键点1、水道设计：根据成型结束后的热点分布图，适当均匀的布置冷却水道。2、压边圈与上模之间的间隙控制，通过上模设计氮气弹簧或者先行杆调整（氮气弹簧只需调整充气压力即可，但是加先行杆的话需要通过增加垫片调整）3、此工艺上模有PAD，下模有BINDER，模具动作过程中会有先行干涉问题，下压边圈需要加延迟氮气缸系统控制，或者通过

7、油缸控制（油缸速度较慢）。