本文介绍了热冲压成型原理，还介绍了工艺流程，在翻边工艺方面，对某车型B柱热成型冲压件的开发进行了细致探讨，在拉延深度方面，也对某车型B柱热成型冲压件的开发进行了细致探讨，在产品结构方面，同样对某车型B柱热成型冲压件的开发进行了细致探讨，以及在局部造型方面，还是对某车型B柱热成型冲压件的开发进行了细致探讨，通过对缺陷问题进行分析，通过对缺陷问题进行总结，制定了整改方案，还进行了实物验证，归纳形成了B柱热成型结构设计要点，为类似件热成型开发提供借鉴经验。
为达成更大程度的汽车轻量化和汽车碰撞性能，汽车制造企业对于热成型冲压件的需求，逐年呈现出增加的态势。伴随热成型冲压技术以高速状态发展，汽车主机厂把热成型技术运用到优化车身结构方面，还用于降低压机吨位，以及降低冲压噪声。
基于汽车车身结构设计的要求，热成型冲压件被大量运用于保险杠、门槛、纵梁、B柱等部位。鉴于热成型和冷冲压工艺存在差别，热成型技术针对冲压件结构有着特定的工艺要求，以某车型B柱热成型冲压件当作例子，剖析归纳冲压件结构对热成型工艺所产生的影响。
1. 热成型技术介绍
1.1 热成型原理
把硼钢，其抗拉强度处于400至600MPa范围，经由冷冲压落料或者剪板机下料来制成初始坯料，将所得初始坯料放置于加热炉内，加热至AC3线附近，达成充分奥氏体化，迅速转移至压力机当中，借着带冷却系统的模具快速进行合模、成形、保压冷却至100至200℃，最终于室温冷却，从而形成马氏体组织且抗拉强度能够达到1500MPa的产品件。图1是热冲压工艺流程图。
图1 热冲压工艺流程图
1.2 工序件后处理
首先，后处理有着好些内容，其中涵盖镭射、抛丸以及表面处理等方面。镭射的操作是针对修边线、孔这类来实施激光切割工作，然而镭射由于成本比较高，并且效率还偏偏偏低，所以像对精度要求不高的止口，能够借助落料以及热成型的过程去加以控制。抛丸呢，它主要起到的作用是把冲压件表面的氧化皮给除去，从而获取到表面质量比较高的产品件。表面处理能分成涂油、电泳等等类别，其需用到的防锈油得在达成防锈目标的同时，不干扰白车身涂装，借助电极离子吸附原理，让涂料均匀地吸附于产品表面，进而实现产品具备完美外观以及拥有耐酸碱防腐的特殊性能的情况。
2. 基于产品的工艺分析
2.1 翻边工艺
在热成形零件翻边的时候，拉延 - 法兰边区域处在翻边中，这里有着很高的起皱、开裂倾向。进行外凸翻边时，最终线长度比初始长度短，进而产生压缩法兰边，这种情况容易致使起皱和叠料，而且起皱的趋势会随着翻边高度的增加而增大。内凹翻边属于伸长类翻边，会产生拉伸法兰边，在成形过程中，竖边的长度会被拉长，当变形程度过大，竖边边缘的切向伸长以及厚度减薄就比较大，所以容易发生拉裂。
法兰边的高度越高，拉伸失稳就越显著。不管是外凸的翻边那种情况，还是内凹的翻边那般状况，均应当降低翻边的高度以及曲率。大概来讲，热成形的B柱不适宜存在翻边，特别是呈现90°这种角度的翻边特征，像翻孔（图2a）这种情形，在翻边特征转角极为急促的状况下进行缺口改进，以此防止局部出现堆料或者开裂（图2b）。
2.2 拉延工艺2.2.1 拉延深度
图2 翻孔与翻边缺口
得把拉延深度给降低下来，并且成形深度要尽可能保持一样，如此一来应该能够运用一次拉延成形的方式，进而避免出现多道次拉深的情况。在冷拉深成形这个过程里面，零件很容易在凸模圆角的地方出现开裂现象。然而在热拉深成形的时候，板料跟模具会在凸凹模圆角那里率先接触（参照图3），这就致使着这些部位会最先冷却硬化，使得变形抗力有所增大。变形将会朝着温度较高、具备良好塑性流动性的拉延侧壁方向转变，从而导致出现应变集中的状况。
图3 拉延过程中的板件冷却
只因侧壁处在平面应变状态，拉延深度的加大是凭借材料厚度的变窄，所以容易出现拉裂，而且拉裂的趋势随着拉深深度的增多而增强。
2.2.2 拔模角
拉深成形 B 柱时，采用的方式是锥形，如果角度满足α≥97°，或者采用抛物线形，如图 4 所示，在 B 柱的截面形状方面，要避免出现直壁以及阶梯形零件的拉深成形情况。
图4 锥形拉深成形与抛物线拉深成形
在成形进程里，直壁以及阶梯型截面形状会致使材料流动阻力加大，并且热板料跟模具的接触情形欠佳，接触压力较低，甚至会涌现不与模具接触的非接触区域，进而对板料快速淬火造成影响。
为啥要选择冲压方向，是因为在模具制造这个过程当中，会依据压料面积、受力均衡、冲压负角等这些因素来进行选择。所以，在考虑拔模角度的这个时候，还要关注局部造型特征，防止出现负角或者深度过大的情况。
2.2.3 产品局部结构2.2.3. 1 反成形优化
结构以内，应当尽量防止出现那种深度较深同时区域较大的反向冲压成形情况（如图5所示）。至于反冲结构，它特别容易产生堆料现象，要是实在没办法避开这种情况，那就应该采用半径较大的过渡圆角。反冲区域的形状特征，是以能够尽可能实现平顺过渡作为显著特点的，这样做的目的在于，避免引发那种因为高温度梯度而导致的局部变形问题，进而降低起裂风险。
图5 热成形件局部造型
2.2.3. 2 避免高落差急剧变化
板料跟模具之间有接触时序方面的差异，急剧的几何形状过渡会致使接触时序相差得更大，更容易产生高的温度梯度，让应变集中加剧。B柱的形状设计得平缓过度，增大过渡圆角半径，尽可能减小变形过程中不与模具接触的板料面积。减小零件沿长度方向的弯曲角度。过大的弯曲角度会让冲压方向的选择变得困难，对零件的成形产生影响。
2.2.3. 3 R角
在拐角处，要尽可能以球R继续连接，并且要此连接的尺寸尽可能大；锁扣以及与门铰链位的凸包，在满足功能要求情形下，要尽可能降低凸包高度，同时凸包面的角度要尽可能大，随后倒R15以上的圆角；孔位凸包不能做得太深，而且周边R角和斜度都必须做到最大，以此防止局部缺料进而导致拉薄拉裂。
2.2.3. 4 整体结构
规则形状设计应尽量用于B柱零件，以此降低不对称度，B柱的截面形状应当尽量简单且对称。零件设计若对称度较差，将会致使坯料难以定位，就像图6a中显示的高度差h那样。在成形进程中，坯料有可能还会出现转动，模具与坯料的接触状态欠佳，甚至会对材料的流动和淬火冷却造成影响。
图6 热成形件整体结构
另外量不可采取封闭式设计，而是要采用开放式设计，尽可能去采取弯曲成形，用以减少法兰边出现起皱、减薄以及拉裂的危险，封闭式的那种“杯状”结构会致使成形过程当中材料于凸凹模拐角处产生压缩变形以及起皱，这就需要采用适宜的压边力。
把有起皱倾向的区域设置吸皱筋要在设计中进行，比如B柱零件端部的设计，要设置吸皱筋，如图6b所示。
3. 总结
图7 B柱模具与实物
开发了车身B柱的热成型件，完成了热成型模具的设计制造以及批量生产验证，如图7所示。热冲压技术近年来发展得很迅速，通过本文能够认识到热成型对产品结构的约束性极强，然而在新型热成型材料的应用以及模具新技术的发展方面仍存在着极为广阔的空间。
