专利名称：一种变强度热冲压件的成形方法及模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及热冲压领域，具体涉及的热冲压模具可制造一种既能保证汽车安全性，又能提高结构强度并可以有效吸能的零件。
背景技术：
汽车轻量化和安全性成为21世纪汽车技术的前沿和热点。研究显示，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6% 8%。1973年石油危机以来，汽车轻量化逐步受到重视，但是安全、舒适、智能的需要，导致汽车尤其是乘用车自重上下波动，随着材料和制造技术的进步，汽车减重才得以不断实现。汽车轻量化对于节约能源、减少废气排放、实现我国汽车工业可持续发展十分重要。汽车结构件需要具有高强度以保证碰撞安全，同时在特定的部位需要相对较低的强度与相对高的韧性实现高的综合性能以达到吸能作用，实现较好的综合防护功能。对于复杂结构件，如汽车B柱、A柱等，其力学性能尤其是强度是影响其作用的根本，由于汽车侧面无安全气囊，侧碰发生时，B柱需要兼具防撞和吸能的双重功效，即B柱加强板的各部分的强度应当有所差别，而传统制造的B柱加强板是由同一块厚度均勻的钢板冲制而成的整体结构，这种结构制作简单，可以较好地保证零件的整体平整性和尺寸精度，但是钢板厚度是按强度所需的厚度最大值设计，因此不利于车身的轻量化，且B柱的吸能效果较差。现有汽车变强度B柱加强板，主要包括以下三种形式
一是B柱加强板前后段采用不同厚度的钢板分别成形，然后通过焊接连接而成的分块式结构，这种结构在车身轻量化方面有所改善，但增加了零件的数量和加工量，而且零件表面的平整度无法保证，零件尺寸精度也会降低。二是B柱加强板坯料由不同厚度的钢板采用对接焊接和激光点焊的方式连接一起，然后冲压成形B柱，能实现轻量化，可以保证结构整体平整性，但工艺复杂，加工性能差，制造成本高，焊接部位组织性能较差。三是专利ZL201020574844. 4提及的一种变截面B柱加强板，此结构需要事先将板料扎制成需要厚度，经过热冲压成形，制成变截面零件。这种方法需要一种专用轧机，增加了成形件制作成本。以上三种B柱无法同时具备较高防撞性能、吸能效果、轻量化及低成本的特性，本文提出一种变强度热冲压件的成形方法及模具，用于制作局部热成形B柱，此B柱各部分强度有所差别，可以起到良好的防撞性能和吸能效果，保证轻量化的同时比变截面B柱减少了制造成本。
发明内容
现有的结构件要么整体性能一致，无法达到实际使用要求，要么以拼接方式实现性能差异，工序复杂，结合处存在性能隐忧。本发明提供了一种变强度热冲压件的成形方法及模具，可以制造高性能热冲压零件，解决了现有零件制造成本高，工艺复杂等问题，实现了零件应用的轻量化、安全性、经济性及较高吸能效果的一体化。本发明涉及的热冲压模具只有特定的模具镶块含有冷却管道，或者各分块冷却管道位置、尺寸、排布根据性能要求区分设计，生产出的热成形结构件如B柱加强板减轻了原零件的整体重量，提升了汽车抵御侧碰变形的能力，同时可以较好吸收碰撞能量。本发明的上述目的实现方法以车门B柱为例，结合
如下，附图中模具以凹模为例。考虑到汽车B柱的主要作用——有效的抗弯性能及吸能效果，根据数值模拟结果及实际经验，本发明提出的一种局部冷却的汽车B柱，原材料使用超高强钢板，采用热冲压成形技术，成形件各部分力学性能有所差别，分为四个级别，B柱上端力学性能最佳，如图中的1部分，抗拉强度在1500MPa以上，下端力学性能最差，如图中的3、4部分，抗拉强度约 60(T800MPa以上，两者之间的力学性能次之，如图中的2部分，抗拉强度在100(Tl200MPa之间，不同部位之间的抗拉强度属于渐变形式，有利于B柱整体使用性能。B柱热冲压成形模具以传统热冲压模具为基础进行局部改进，传统热冲压成形模具一般是整个零件型面下都布置有冷却管道，本发明涉及的汽车B柱各部分力学性能不一，相应的热冲压模具只需要局部冷却，具体来说热冲压B柱模具分块加工装配，其特征是，所述热冲压模具只有特定的模具分块含有冷却管道；模具分块中的管道布置方式根据成形件力学性能要求设定；热冲压B柱模具中，凹模分块5布置冷却管道，与之对应的凸模分块也布置冷却管道；凹模分块6布置冷却管道，与之对应的凸模分块没有布置冷却管道； 凹模分块7与凹模分块8没有布置冷却管道，与之对应的凸模分块亦没有布置冷却管道。本发明所述的冷却管道9与传统热冲压冷却管道一致。本发明提出的热冲压模具生产出的热成形件可以显著减轻汽车B柱加强板的整体重量，达到车身轻量化的目的，同时具有良好的吸能效果，并提升了汽车侧面碰撞安全性。
图1是一种各部分力学性能不同的B柱结构图； 图2为局部冷却的热冲压B柱模具凹模的前视图； 图3为局部冷却的热冲压B柱模具凹模等轴测图； 图4为凹模分块7示意图。图1中1为B柱力学性能最高处，3、4为B柱力学性能最高处，2处的B柱力学性能介于1 (4)处和3处之间；
图2 (3)包括凹模分块5、凹模分块6、凹模分块7和凹模分块8 ； 图4中9为冷却管道。
具体实施例方式下面根据附图对本发明进一步做说明。图1中B柱不同部分力学性能的要求不同，分为四个级别，B柱上端力学性能最佳，如图中的1部分，抗拉强度在1500MPa以上，下端力学性能最差，如图中的3、4部分， 抗拉强度约65(T750MPa以上，两者之间的力学性能次之，如图中的2部分，抗拉强度在110(Tl200MPa之间。根据此要求，设计局部冷却热冲压模具，其凹模如图2及图3所示，热冲压模具中，凹模分块5布置冷却管道，与之对应的凸模分块也布置冷却管道；凹模分块6 布置冷却管道，与之对应的凸模分块没有布置冷却管道，且凹模分块6中的冷却管道(9)没有凹模分块5中的冷却管道(9)排布密集；凹模分块7与凹模分块8没有布置冷却管道，与之对应的凸模分块亦没有布置冷却管道。模具冷却管道布置方式如图4所示，采用圆孔直通冷却管道，便于加工，节约成本，同时也可以较好的随型，含有冷却管道的模具分块单独水循环。 利用此模具做出的B柱成形件满足吸能要求和防撞要求，相邻部位之间抗拉强度变化为渐变式，即B柱1部分和2部分之间的抗拉强度在1200MPiTl500MPa之间渐变，B柱 2部分和3部分之间的抗拉强度在750MPa l IOOMPa之间渐变。
权利要求
1.一种变强度热冲压件的成形方法，所述变强度热冲压件是指冲压件不同部位的力学性能有所差别，所述成形方法采用热冲压成形技术，其特征在于所述成形方法是对变强度成形件采用局部热冲压技术制造的。
2.根据权利要求1所述的一种变强度热冲压件的成形方法，其特征在于所述局部热冲压技术是指对热成形件坯料进行整体加热并保温，然后快速移动到具有局部冷却功能模具上冲压成形。
3.一种变强度热冲压件的成形模具，模具分块加工装配，其特征是，所述热冲压模具只有特定的模具分块含有冷却管道。
4.根据权利要求3所述的一种变强度热冲压件的成形模具，其特征在于所述模具分块的管道布置方式根据成形件力学性能要求设定。
5.根据权利要求3所述的一种变强度热冲压件的成形模具，其特征在于凹模分块5布置冷却管道，与之对应的凸模分块也布置冷却管道；凹模分块6布置冷却管道，与之对应的凸模分块没有布置冷却管道；凹模分块7与凹模分块8没有布置冷却管道，与之对应的凸模分块亦没有布置冷却管道。
全文摘要
汽车结构件需要具有高强度以保证碰撞安全，同时在特定的部位需要相对较低的强度与相对高的韧性实现高的综合性能以达到吸能作用，实现较好的综合防护功能。现有的结构件要么整体性能一致，无法达到实际使用要求，要么以拼接方式实现性能差异，工序复杂，结合处存在性能隐忧。根据零件局部性能要求不同，本发明设计了一种包括不同冷却效率模块的热冲压模具，用于制造高性能、轻量化、低成本的车身安保结构件。本发明涉及的热冲压模具只有特定的模具镶块含有冷却管道，或者各分块冷却管道位置、尺寸、排布根据性能要求区分设计，生产出的热成形结构件如B柱加强板减轻了原零件的整体重量，提升了汽车抵御侧碰变形的能力，同时可以较好吸收碰撞能量。
文档编号B21D37/10GK102319835SQ20111031336
公开日2012年1月18日 申请日期2011年10月17日 优先权日2011年10月17日
发明者单忠德, 叶永盛, 姜超, 庄百亮, 戎文娟 申请人:机械科学研究总院先进制造技术研究中心