本特勒热成型技术
Benteler Group
Company Structure
Welcome to Benteler
Efficiency, Environment, Safety Benteler Lightweight Concept
高效, 环保, 安全 本特勒汽车轻量化设计方案
Dr.-Ing. Hui Wang Technical Director PG AP Benteler Automotive
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Benteler Group
Worldwide activities and international success
Product Group 产品事业部
Chassis Systems底盘系统 底盘系统
前悬挂模块 后悬挂模块 角模块 小型车轮悬架 车桥 副车架 下摇臂转向节 稳定杆 前桥 扭力梁后桥
Automotive Steel/Tube – Rothrist – Tube Management Distribution
Benteler Group in figures Sales: approx. 4,564 million Euros 23,150 employees worldwide nearly 150 locations in 38 countries (Status 12/2009)
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Product Group 产品事业部
Structures车身结构件 车身结构件
防火墙下部结构 车门防撞板 顶梁加强筋 车窗加强筋 后保险杠
Product Group 产品事业部
Aluminum Structures Parts 铝车身结构件
前纵梁
Front rails & Longitudinals
Stiffeners at Tunnel 中央通道副梁 linked to IP-Beams
Roof cross 车顶加强梁 members
前端模块
Front Modul Components
防火墙安装板 B柱加强筋 前保模块
Tower Strut
门槛加强筋 中央通道
Bumper Beams Front Sill A/B-Pillar
Bumper Beams 后保模块 Rear ROPS 防翻滚保护系统
前保险杠 仪表板支架 边梁加强筋 A柱加强筋
Subframe Components 前后副车架总成 and Assemblies at Front and Rear
Seat Cross Member
座位底部加强梁
NEW
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Product Group 产品事业部
Engine & Exhaust Systems发动机与排气系统 发动机与排气系统
EGR Systems 废气再循环系统
EGR pipes & coolers EGR管路以及冷却器 HP & LP Systems 高压以及低压系统
CO2 Regulations Worldwide
Thermo- management 热管理系统
Fuel Systems 燃油系统
HP & LP Fuel Rails 高压和低压油轨 Fuel lines 燃油管路
Exhaust Systems 排气系统
Manifolds & Downpipes 排气歧管以及排气管 Crossovers pipes 跨接管路
Pipe solutions 管路应用
Air charge pipes 带空气隔热层的排气管 Water & oil pipes 水管以及油管
Canning operations 催化器封装
Boosting 增压系统
Fabricated TC 焊接式不锈钢增压器 Hyprex 谐波增压器
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CO2 Regulations in the EU
In an integrated approach, CO2 emissions will gradually be limited to 120g/km (“integrated approach”: carmakers to achieve 130 g/km through technical improvements, remaining 10 g/km shall come from complementary measures): 2012: 65% of new cars sold have to average 130 g/km CO2 2013: 75% ~ 2014: 80% ~ 2015: 100% of new cars sold have to average 130 g/km CO2 Fines per car sold when exceeding target: Between 2012 and 2018: EUR 5 for the 1st gram of CO2 EUR 15 for the 2nd gram ~ EUR 25 for the 3rd gram ~ EUR 95 for the 4th and each subsequent gram From 2019: EUR 95 for each gram over the target Influence on vehicle: more lightweight solutions are required
Weight - Price Premium Relation
Price Premium per kg Weight-Saving
1 kg weight reduction
0.0000251 l/km fuel saving
Environment
0.06 g/km CO2 reduction (Gasoline 2) 5.7 € Price Premium from 2012 3
1 For an average upper medium size car the Wuppertal Institut assumes a saving ratio of 0.0025l per kg and 100 km (Wuppertal Institut in “The automotive industry and climate change” – PriceWaterhouseCoopers) 2 CO2 emissions from 1 liter of gasoline fuel consumption on 100 km: 24 g/km 3 For all OEM groups exceeding the limit by 4 grams/km and more (Fine: €95 per gram per km)
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Requirements for new vehicles’ development
Body-in-White
Materials
Aluminium sheet Steel Hot-formed steel Composite Side Frame Roof Frame
Multi Material Design offers high weight reduction potential
Volkswagen-Study
Bumper Beams
Sill
Underfloor
CO2-Emissions compared to actual solution
-? Weight (kg): -? Price (€): -? CO2 in Production (kg): -? CO2 in use phase (kg): -? CO2 in recycling (kg): -66,0 xx 16,83 -792,18 -17,29+117,8
Longitudinals
Floor Crossmember Roof
? CO2 in use phase: -3,96 g/km (? total CO2-balance1: -674,85kg)
1 CO2-emissions complete lifecycle (production + use + recycling + credit item), 200.000 km assumed
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Weight reduction of -101 kg by multi-material solution
Source: Volkswagen / Dr..Goede
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Virtual Target Validation Methods
Multi Material Concept for Car Body Design
Design
Affordability of weight reduction
Multi Material Concept
SAFETY
LIGHT WEIGHT
DURABILITY
COMFORT
MANUFACTURING ROBUSTNESS
EN_0_1 75083.DAC Abs M ax princip al strain uE
EN_ 0_19411 5.DAC Abs Ma prin x cipal strain uE
2000
1000
0
-1000
STRUCTURE OPTIMISATION
2000
4000
6000
8000
1E4
Screen 1
Peak valley point
Materials Processes
Advanced LM-Spaceframe Steel Spaceframe Advanced Steel body Coil-coated shell
FORMING ANALYSIS
FATIGUE APPROACH
Al-Spaceframe
Stainless Steel Spaceframe
High strength Steels
Steel thin wall casting Composites
Advanced Composites (FRP)
ELASTOKINEMATICS
CRASH BEHAVIOUR
Steel Unibody
> 2012
Approach
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LOAD MANAGEMENT
INTERFACES & NEW MATERIALS
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NVH PERFORMANCE
Design Optimization with Manufacturing Parameters
UHSS - stamping
TOPOLOGIE Legend
Cold stamping
Coil TOPOGRAPHIE Blank PARAMETER Press
Hot stamping
Hot stamping – Patch Work
FORM OPT Oven
Solid Design Solid Design
Shell Design Shell Design
Feeder
Hot stamping - TRB
Press cooling
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DIRECT HOT FORMING
Process steps
1. 2. 3. cutting out of blank heating up of blank forming of hot blank to final shape to get UHS properties (quenching) sample: Tunnel ? ? ? ? ?
BTR165 Overview
Advantage :
BTR 165 Mechanical Property* weight reduction minimized use of reinforcements less no. of tools best form accuracy excellent crash performance
U TS, M Pa .
1800
PHS
1600 1400
BTR 165 hot formed
PM CP DP
Yield strength
Tensile strength
Elongation A5
1100 N/mm 2
1450 N/mm
2
min. 6 %
1000 800 600
UHSS
1200
TRIP FB
Direct Hot Forming
Platine
HSS
400 200
BTR 165 as rolled
DDQ, UDDQ HSLA P, BH, IFHS
Coil
Blank
Furnace
Press
Cooling system
0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Elongation, %
* YS and TS values provided are mean values.
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Tailor Rolled Blanks
PATCHWORK
Advantage : Crash relevant parts High bending and torsion loads Local adjustable part properties Weight reduction Reduced tooling costs No tolerance adjustment needed
Advantage: Continuous variable blank thickness Coil to Coil production Different thicknesses with consistent transitions Thickness tolerance +/-50μm Amount of wall thickness changes not cost influencing Good crash performance Weight reduction
characteristic: production of hot formed pre-coated components of complex geometry with adjusted wall thickness by forming of 2 sheet metals in one step.
master part
patch
Platine
Coil
Blank
Joining
Furnace
Press
Cooling system
Patch
Blank
Coil
Blank
Furnace
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Press
Cooling system 20
PARTIAL HARDENING
Technology Comparison
70
high strength
60
Advantage :
T1 T1
50
T1
40 30 20 10
0
Transition T2
-10 -20
HV0,5
Ductile
Production of hot formed parts with different strength/ductility in the same part. Crash relevant parts Good crash performance Weight reduction High bending and torsion loads
T3 T3
T2 T2
Roof beam front 0.7mm sy= 164.1 Mpa Roof beam 0.9mm s y= 358.5 Mpa Roof rail reinf. 2 2.5mm sy= 571.6 Mpa
-30
T3
-40 -50 0 200 400 600
Vickers hardness HV0,5
Bpillar + Roof rail 2.25 mm s y= 235 Mpa
Coil
Blank
Partial Furnace
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Press
Cooling system
Bpillar reinf. 2mm s y= 358.5 Mpa
Roof rail reinf. 1 2.5mm s y= 571.6 Mpa
Roof beam rear 0.7mm sy= 164.1 Mpa
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PG Structures - ST
Side Crash – Technology Comparison
COLD Forming HOT Forming Tailored Rolled Blank Partial Hardening
Side Crash – Technology Comparison
Cold Forming 8,7 kg
Hot Forming 6,4 kg
Tailored Rolled 4,5 kg
1.2mm 1.75mm
Tailored Welded 4,9 kg
1,5mm
Partial Hardening 6,4 kg
High strength 2.0mm
1.2mm t=2.25mm (7,2kg) Mat. DP600 t=2mm Mat. BTR165
1,5mm
Weight potential per vehicle COLD FORMING HOT FORMING TRB PARTIAL HARDENING
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- 4,6 kg
- 8,4 kg
- 7,6 kg
- 4,6 kg
Benteler Design Variation
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soft
Reinf. t=2mm (1,5kg) Mat. H360
2.2mm 1.75mm
2,1mm
PG Structures / 本特勒车身结构件产品 Hot Forming Hot Forming Customer Portfolio
Solutions based on steel
Using of all steel grades especially high and ultra high steel grades Processes e.g. hot forming for light weight solutions are used since many years in serial production for single part and assembly solutions
Innovative Multi-Material design by the use … UHSS Aluminum Fiber Reinforced Plastics
Using high and ultra high strength steel UHSS is state of the art
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Structural Solutions based on Fiber Reinforced Plastics [FRP] Solutions based on aluminium
Using different aluminum grades for body in white and chassis applications Different processes used as stamping, forging, welding, joining (clinching), extrusion and complex forming Different material used as 4xxxx (casting), 5xxx and 6xxx mainly used in rolled and extruded qualities, 7xxx (high strength aluminum alloys) - NEW Benteler has joint venture with SGL Due to low specific weight fiber reinforced plastic has very high potential for weight saving Using carbon or glass fiber as reinforcement for best weight performance Single material or multi material solutions are possible
Innovative Multi-Material Innovative Multi-Material design by the use … UHSS Aluminum Fiber Reinforced Plastics design by the use … UHSS Aluminum Fiber Reinforced Plastics
Benteler has high competences in using high and ultra high strength aluminum
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热成型技术
王辉：热成型技术可以帮助汽车节能减排https://www.360docs.net/doc/d418348800.html,2009年10月20日18:31 腾讯汽车我要评论(0) 主持人：下面进行今天最后一个主题演讲。下面有请本特勒汽车工业亚太区车身技术总监王辉博士。他演讲的题目是汽车安全设计及车身轻量化——本特勒热成型技术的应用。 王辉：我叫王辉，我来自德国本特勒集团。 不管现在的汽车动力是混合型的动力，还是电池的电动力，汽车车身轻量化的问题是一个主要的问题，汽车越轻，同样的动力他跑得越快，在同样的动力下他跑得远。所以我们今天的题目主要是讲一下怎么样用现代的工业技术以及新材料把车身在满足一些技术条件，比如说碰撞条件、干路条件下能满足轻量化，在节能减排方面做一些贡献。节能减排是一个大趋势，本特勒作为全球最大的汽车零部件供应商之一，我们可以说本特勒也在行动以节能减排。 我今天题目主要有几个部分，在技术报告之前，我用几分钟给大家介绍一下本特勒。另外，我再介绍一下关于二氧化碳的减排，这个题目今天我们前面的报告人都已经介绍了，我再简单介绍一下。另外，在车身上面材料的使用，为什么使用这个材料，这个材料有什么好处。我以前在国内做报告的题目就是这样：对于不同的零件我们可以使用不同的材料，满足他的技术要求，根据这个设计来满足轻量化的要求。另外，我给大家介绍我们近一两年在市场上推广的三个技术。最后，我要介绍三个例子，通过这三个例子大家可以看出来，作为节能减排，我们车的轻量化怎么能够在车的设计过程中考虑到成本的要求、轻量化的要求、技术的要求。 首先，本特勒。本特勒是一个家族企业，它已经存在了130年的历史。他以前是一个铁匠出身的，在50年代的时候，他曾经生产过五千辆最小车。60年代，本特勒集团分成三个分支，有钢管、钢材、汽车技术、贸易。我们今天主要讲的是汽车贸易，在汽车贸易里面我们有三个产品部门，第一个是底盘部门，我是来自车身部门的。另外一套，我们还有发动机和排气管道部门，另外，我们还有工程技术公司。本特勒全球在汽车行业总共在二十多家，有52个工厂16个研发中心，去年在汽车行业的销售量是46亿欧元，全球18000名员工。它的主要产品提前已经提到了，主要是底盘，底盘部门有底盘零件和底盘模块。我们还有车身件，车身件在车身里面，主要是A铸、B铸、前面保险杠这些系统。这些系统在汽车轻量化里面可以做很多的文章，因为在车身里面，碰撞是一个主要的，现在国内汽车要打开国际的碰撞门，你必须考虑到你这个车的设计，怎么样才能设计出一个车在国外欧洲碰撞的时候能够达到它的五星、四星的要求。我们这里面主要的安全零部件就拆开了热成型技术。我们主要发动机的钢管和排气管道，我们公司还有一个钢管厂，它是高强度的钢管它的抗强度能够到1600兆发左右。 这是我们公司以后要创新发展的未来，现在主要有三个：去年我们在国内搞技术展览的时候，我们已经提到这三个模块：这三个模块一个是有效合理的利用资源。有效合理的利用资源主要是考虑加工，我们通过不同的创新、改革使我们的先进工艺技术应用到生产中去，使能源消耗降低。这样我们有效的使用资源。另外，我们考虑到安全性。因为汽车的安全性是一个主要的课题，我们生产出来的车必须要安全。另外，就是环境保护，我们主要是考虑到怎样使汽车轻量化以达到减排的效果。所以我们不但在汽车零部件里面使用热成型技术，还有碳纤维材料，我们也可以提供这些产品的设计和生产。
管件液压成形技术简介
管件液壓成形技術簡介 金屬工業研究發展中心─鄭炳國工程師一、技術簡介：應用高壓流體中空管件使之塑性成形之技術。（如圖1） 圖1.汽車零組件 二、技術發展： 1940年代”T”型管接頭成形可說是管件液壓成形技術之濫觴，歷經50-60年代美、英、日等國相關專利開發與產品應用，至70年代末期德國開始對管件液壓成形技術進行基礎研究，並於90年代初期率先應用於汽車體結構件生產，時至今日已成為國際間汽車製造技術上最具突破性之應用，並已躍升為主流製造技術之一，在其它產業應用亦不斷擴大中。近年來，包括：德國雙B、AUDI、VW、OPEL，美國GM、FORD、CHRYSLER 均已投產，且市場需求正快速成長中；日本由於90年代泡沬經濟因素故導入期較歐、美略為落後（約自1997年開始），據了解：TOYOTA、HONDA、NISSAN、MAZDA、MITSUBISHI、SUBARU等車廠均已導入相關設備進行液壓成形零件之生產與開發，此
外，韓國HYUNDAI、KIA亦已應用管件液壓成形技術生產相關零組件。 三、技術特點： (一)降低生產成本：根據Schuler Hydroforming公司分析，較傳統沖壓+銲接件降低 15-20%，模具費用降低20-30%。 (二)減輕重量/節省能源：較傳統沖壓+銲接件減輕20-30%，與車削/鎕孔相較，可減輕 40-50%，最多甚至可達75%。 (三)產品一體形化：複雜形狀產品可減少零件數，節省焊接、組裝道次及後處理。 (四)提高產品性能/精度：以散熱器支架（Radiator Support）為例，水平方向性能可提 高50%，垂直方向提高39%，外形精度亦大幅提高。 (五)創新性：克服傳統技術限制，使產品設計更具彈性。 四、技術應用： (一)汽車：引擎系統（hollow camshafts, drive shafts, gear shafts） 底盤系統（engine cradles, frame rails, radiator support, instrument panels, rear axle frames） 排氣系統（engine tubes, catalytic converters, pressure tubes, connectors and manifolds） (二)機車/自行車：車架結構（Section frame），接頭（joints）等。 (三)其他產業：波紋管（Bellows）、水龍頭、閥體外殼，各式把手等。 五、市場前景： (一)Daimler Chrysler預估2005年THF零件將較2000年成長3倍。
散热片加工工艺及成型技术
1. 铝挤式散热片 铝材质由于本身柔软易加工的特点很早就应用在散热器市场，铝挤技术简单的说就是将铝锭高温加热后，在高压下让铝液流经具有沟槽的挤型模具，作出散热片初胚，然再对散热片初胚进行裁剪、剖沟等处理后就做成了我们常见到的散热片。铝挤散热片的成本低，技术门槛要求也不高，不过由于受到本身材质的限制散热鳍片的厚度和长度之比不能超过1：18，所以在有限的空间内很难提高散热面积，故铝挤散热片散热效果比较差，很难胜任现今日益攀升的高频率CPU。 2. 塞铜式散热片 目前市场主流的散热片所用的主要材质无外乎铝和铜两种，而塞铜工艺则正是结合铝和铜各自优点应运而生的产物。塞铜工艺是利用热胀冷缩的原理来完成的，将铝挤型散热片加热后将铜芯塞入其中，最后再进行整体的冷却。由于没有使用第三方介质，塞铜工艺可以大幅度降低接触面间的热阻，不但保证了铜铝结合的紧密程度，更充分利用了铝散热快和铜吸热快的特性。这种塞铜工艺成本适中散热效果也不错，是目前市场上的主流散热片类型。 3. 压固法 也就是将众多的铜片或铝片叠加起来，然后在两侧加压并将其截面进行抛光，这个截面与CPU核心接触，另外一面则伸展开来作为散热片的鳍片。压固法制作的散热器其特点是鳍片数量可以做的很多，而且不需要很高的工艺就能保证每个鳍片都能与CPU核心保持良好的接触（或靠近），而各个鳍片之间也通过压固的方式有着紧密的接触，彼此之间的热量传导损失也会明显降低，正是因为压固法制作的散热器拥有众多的鳍片，这种散热器的散热效果往往不错，重量则比传统的散热器要轻的多。 4. 锻造式散热片 锻造工艺就是将铝块加热后利用高压充满模具内而形成的，它的优点是鳍片高度可以达到50mm以上，厚度1mm以下，能够在相同的体积内得到最大的散热面积，而且锻造容易得到很好的尺寸精度和表面光洁度。但锻造时，因金属的塑性低，变形时易产生开裂，变形抗力大，需要大吨（500吨以上）位的锻压机械，也正因为设备和模具的高昂费用而导致产品成本极高，连许多超频发烧友都无福消受。 5. 接合型散热片 由于传统铝挤型散热片无法突破鳍片厚度和长度的比例限制，故而采用结合型散热片。这种散热片是先用铝或铜板做成鳍片，之后利用导热膏或焊锡将它结合在具有沟槽的散热底座上。结合型散热片的特点是鳍片突破原有的比例限制，散热效果好，而且还可以选用不同的材质做鳍片。当然了，缺点也显而易见，就是利用导热膏和焊锡接结合鳍片和底座会存在介面阻抗问题，从而影响散热，为了改善这些缺点，散热片领域又运用了2种新技术。首先是插齿技术，它是利用60吨以上的压力，把铝片结合在铜片的基座中，并且铝和铜之间没有使用任何介质，从微观上看铝和铜的原子在某种程度上相互连接，从而彻底避免了传统的铜铝结合产生介面热阻的弊端，大大提高了产品的热传导能力。第二种是回流焊接技术，传统的接合型散热片最大的问题是介面阻抗问题，而回流焊接技术就是对这一问题的改进。其
液压成型机原理结构与应用
液压成型机原理、结构与应用 一、实验目的： 1、了解液压成型机的基本构造及操作方法； 2、了解并掌握液压成型的基本工艺及主要工艺参数； 二、实验概述： 本实验中为Y32型三梁四柱液压机，电器采用可编程控制器，液压系统采用先进的插装阀或滑阀系统控制，实行按钮集中操纵的液压机。其压力、速度和行程可根据工艺需要进行调节，并能完成压制成型和定程成型两种工艺方式。一般四柱液压机可分为:上缸式四柱油压机，下缸式四柱油压。 图1 液压成型机结构
四柱油压机是一种通过专用液压油做为工作介质，液体在密闭的容器中传递压力时是遵循帕斯卡定律。通过液压泵作为动力源，靠泵的作用力使液压油通过液压管路进入油缸/活塞，然后油缸/活塞里有几组互相配合的密封件，不同位置的密封都是不同的，但都起到密封的作用，使液压油不能泄露。将油压能转化为机械能油压传动是利用液体压力来传递动力和进行控制的一种传动方式。油压装置是由油压泵，油压缸，油压控制阀和油压辅助元件机。液压机的规格一般用公称工作力（千牛）或公称吨位（吨）表示。锻造用液压机多是水压机，吨位较高。为减小设备尺寸，大型锻造水压机常用较高压强（35兆帕左右），有时也采用100兆帕以上的超高压。其他用途的液压机一般采用6～25兆帕的工作压强。油压机的吨位比水压机低。 1、用途 四柱液压机属于锻压机械中的一种，主要作用就是金属加工行业。产品广泛适用于：轻工、航空、船舶、冶金、仪表、电器、不锈钢制品、钢结构建筑及装潢行业，也适用于可塑性材料的压制工艺，如粉末制品成型、塑料制品成型、冷（热）挤压金属成型、薄板拉伸以及横压、弯压、翻透、校正等工艺。四柱液压机具有独立的动力机构和电器系统，采用按钮集中控制，可实现调整、手动及半自动三种操作方式。 2、特点 机器具有独立的动力机构和电气系统，采用按钮集中控制，可实现调整、手动及半自动三种工作方式：机器的工作压力、压制速度，空载快下行和减速的行程和范围，均可根据工艺需要进行调整，并能完成顶出工艺，可带顶出工艺、拉伸工艺三种工艺方式，每种工艺又为定压，定程两种工艺动作供选择，定压成型工艺在压制后具有顶出延时及自动回程。 3、液压机简介（又名：油压机）利用帕斯卡定律制成的利用液体压强传动的机械，种类很多。当然，用途也根据需要是多种多样的。如按传递压强的液体种类来分，有油压机和水压机两大类。水压机机产生的总压力较大，常用于锻造和冲压。锻造水压机又分为模锻水压机和自由锻水压机两种。模锻水压机要用模具，而自由锻水压机不用模具。我国制造的第一台万吨水压机就是自由锻造水压机。 工作原理：四柱液压机的液压传动系统由动力机构、控制机构、执行机构、辅助机构和工作介质组成。动力机构通常采用油泵作为动力机构，一般为积式油泵。为了满足执行机构运动速度的要求，选用一个油泵或多个油泵。低压（油压小于2.5MP）用齿轮泵；中压（油压小于6.3MP）用叶片泵；高压（油压小于32.0MP)用柱塞泵。各种可塑性材料的压力加工和成形，如不锈钢板钢板的挤压、弯曲、拉伸及金属零件的冷压成形，同时亦可用于粉末制品、砂轮、胶木、树脂热固性制品的压制。设备结构如图1所示。 三、安全操作规程： 1、操作前要穿紧身防护服，袖口扣紧，上衣下摆不能敞开，不得在开动的机床旁穿、脱换衣服，或围布于身上，防止机器绞伤。必须戴好安全帽，辫子应放入帽内，不得穿裙子、拖鞋。 2、四柱液压机操作人员必须熟悉四柱液压机主要结构、性能和使用方法。 四、使用方法： 1、四柱液压机操作者必须经过培训，掌握设备性能和操作技术后，才能独立作业。 2、作业前，应先清理模具上的各种杂物，擦净液压机杆上任何污物。 3、液压机安装模具必须在断电情况下进行，禁止碰撞启动按钮、手柄和用脚踏在脚踏开关上。 4、装好上下模具对中，调整好模具间隙，不允许单边偏离中心，确认固定好后模具再试压。 5、液压机工作前首先启动设备空转5分钟，同时检查油箱油位是否足够、油泵声否正常、液压单元及管道、接头、活塞是否有泄露现象。
PC耐力板热成型、二次成型加工技术
PC耐力板热成型、二次成型加工技术 正是由于金三元PC耐力板有着其特殊的性能，所以便可以很容易地通过热加工成型，做成我们想要的成品！ a)有一种特殊类型的金三元耐力板，它的表面贴有隔热保护层，可以耐受对聚碳酸酯板材进行热加工时的温度。对这种板材热加工处理无需特殊的准备过程，保护层在加热后仍可以起到在以后的运输和安装时保护耐力板不受损伤的作用。 b)常规的金三元PC耐力板在大多数情况下要求在送入特殊的除湿炉干燥过程前，剥去两面的保护层。缺少预干燥过程，热加工成型时可能导致耐力板中出现气泡或者板材不规则变形。这是因为没有排走的水分在这个过程要求的高于100摄氏度的环境下会气化。 c)不需要进行预干燥处理的最简单加工是“热弯折加工”。在这个过程中，PC板的弯折区域被单侧或双侧（取决于板厚）线状电加热器加热到110℃到120℃后软化。然后沿选定的轴线弯折板材到指定角度，并自然冷却。进行这个过程最好用专用的设名，便于准确的控制弯折角度（见图所示）。不耍把加热器和板材贴得太近，以免使板材变质、融化。可以对一块耐力板进行多处弯折来得到特殊的形状 d)另种对金三元PC耐力板的热加工弯曲方法可以达到比“冷加工弯曲”更小的弯曲半径。板材被放入合适的炉子中加热到软化的温度，然后迅速将它拿出并放入到准备好的模具中，仍然很软的板材就会沿模具的曲率铺开。之后轻轻地在模具两端扶住板材，保持几秒使之冷却并保持住模具的形状。这个万法的一种改进做是，使用一个能够装下金三元PC耐力板以及合适的带轮子模具的加热炉。板材被放在模具上面，然后被推入加热炉。经过加热软化，板材在自重的作用下摊铺在模具的表面上。根据经验等待适当的时间后，取出板材扶住两端让它自然冷却
液压成形
液压成形 摘要：液压成形是一种先进的塑性成形技术，是利用液体介质代替凸模或凹模，靠液体介质的压力使材料成形的一种加工工艺。液压成形技术不但能成形复杂零件还能够提高零件质量减少成形工序降低加工成本特别适合于小批量零件的加工生产。 关键字：管件液压成形. 液压胀形. 板材液压成形. 1概述 现代工业产品由大批量向多品种和中小批量方向发展。对于批量小、尺寸多 变的复杂形状板材零件，采用传统冲压方法成形时，模具设计、制造与调试需要 消耗大量的人力、物力与时间，很难适应现代化发展的需要。这就迫切需要研究 一种新的柔性生产方法，达到既降低成本又缩短制造周期的目的。液压成形技术 正是在这种背景下提出来的 液压成形是一种先进的塑性成形技术，是利用液体介质代替凸模或凹模，靠 液体介质的压力使材料成形的一种加工工艺。它能够改善工件内部应力状态，提 高板料的成形极限，成形形状复杂的零件，且成形件质量好、精度高、回弹小， 具有传统拉深无法比拟的优越性。液压成形技术不但能成形复杂零件还能够提高 零件质量减少成形工序降低加工成本特别适合于小批量零件的加工生产。液压成 形技术早在20世纪40 年代就被用于汽车制造业。如果按照加工过程的特点,可 以分为管件液压成形技术、板料液压成形技术等 2 管材液压成形 2.1管材液压成形的历史及原理 管材液压成形起源于19世纪末, 当时主要用于管件的弯曲。由于相关技术 的限制, 在以后相当长一段时间内, 管材液压成形只局限于实验室研究阶段, 在 工业上并未得到广泛应用。但随着计算机控制技术的发展和高液压技术的出现, 管材液压成形开始得到大力发展。上世纪90年代, 伴随着汽车工业的发展以及 对汽车轻量化、高质量和环保的要求, 管材液压成形受到人们重视, 并得到广泛 应用。 管件液压成形是以金属管材为毛坯，借助专用设备向密封的管坯内注入液体
金属波纹管液压成型工艺
金属波纹管液压成型工艺 金属软管的制造工艺中，很重要的一个环节是液压成型。 液压加工是截面为圆形、椭圆形、矩形、跑道形等环状波纹管成型的普通工艺方法。调整好模具和管坯料的相对位置以后，向管坯料内腔充压，再沿其轴向进行机械压缩，一根给长度的波纹管就很快形成了。这是液压成型的一种方法，叫做多波一次成型法。一般作弹性元件的波纹管，多采用这种加工方法。但对作为金属软管本体的波纹管来讲，该方法就不行了。因为这类波纹管要求越长越好。为此，人们创造了另一种液压成型的方法，即单波连续成型法。它能够在管坯料长度条件允许的情况下，连续成型几十、几百，甚至几千、几万个波纹。使用时，可按所需长度或所需波纹数截取。从这个意义上来讲，它可以代替多波一次成型机床。只要更换不同规格的模具，就可以生产不同规格的波纹管。可以说，单波连续成型机床是波纹管加工的多功能设备，是该生产线上的关键设备。 一、单波连续成型法 金属波纹管单波连续成型的工作程序如下： （一）合模上、下两片对称的推模4和模片7同时平行地向管坯料轴心线垂直移动，将安装在芯轴上的薄壁管坯料从外表面紧紧地包住。 （二）进芯轴芯袖克服密封圈%和管坯料内壁的摩擦阻力，向左移动，使固定在芯轴上的密封圈与模片相对运动到事先调定的位置。 （三）充填压力液体工作液体从芯轴中心孔流向两道密封圈之间，对管坯料内壁起作用。在液体压力的作用下，两道密封圈之间的管坯料凸起，形成初波。 （四）进推模推模克服弹簧的阻力，沿着导向滑杆向右移动，使原先初波的高度增加，宽度缩小，直至设计尺寸为止。 再经过：五、泄液压；六、分模；七、退芯轴；八、退推模这四个工序把已经成型的波纹管从模具中脱出来；同时，又为下一个波纹的成型做好了准备。如此循环。每成型一个波纹约用4-40秒的时间。通径越大，成型所需的时间就越长。 二、成型模具设计要素 波纹管液压成型模具由一个芯轴、一付推模和一付模片组成。它们工作部位的截面形状相应于波纹管截面形状而变化。材料宜用中碳钢或普通合金钢。其强度、硬度和韧性方面的要求可与一般模具设计标准相同，但模具各部位的几何尺寸，形位公差的确定，必须根据长期实践所获得的成熟经验来考虑。否则，成功地设计出理想的金属软管模具是很困难的。（一）不柱度和不同轴度 对于通径为150毫米以下或各种当量截面的，不同波形的中小规格的波纹管，推模中心工作部位的不同轴度不能大于0.03-0.05毫米，其不柱度不能大于0.05-0.08毫米。尤其是对矩形截面的波纹管模具，要求还要更高一些。否则，在合模的时候，就可能将管坯料咬破，使之漏液，结果会由于压力损失而使波纹成型不出来。即使管还未被咬破（仅是被咬伤了），成型时，这个部位壁厚就会更加变薄。这样，必然影响它的使用寿命。对于矩形截面的波纹管，则在四个面上的波纹厚度、波谷宽度可能产生不均匀，或是波纹深度有差异。因此，严格地掌握不柱度和不同轴度的允差，是波纹管液压成型模具设计中的一个基本原则。 （二）配合 在设计模具时，当然不能机械地按照管坯料通径及壁厚去换算。由于管坯制造公差管材薄壁的娇嫩性及单波连续成型工艺特点等原因，根据波纹管截面大小的不同，推模、模片与管坯料外表面应呈静配合或相当于静配合的过渡配合状态。它们之间没有间隙。为了保证成型过程中不泄漏，密封圈外径要比芯轴外径大一些，使套装在芯轴上的管坯料的实际支承是密封圈，而不是芯轴本身。否则，在工作过程中则可能出现下述两个问题。 1）由于模片、推模对管坯料包夹不紧而造成泄漏； 2）由于芯轴在管坯料中自然状态不稳定而造成密封圈被冲挤出槽。
汽车前后大灯快速成型工艺研究
汽车前后大灯快速成型工艺研究 汽车的前、后大灯是对汽车整体十分重要的功能型修饰物件，如今很多新式的车型都采用了硅胶软模的车灯材料，利用快速真空浇筑的方式。这种塑料壳体的成型工艺方法具有成本投入较低、制作过程简单、试制周期较短等优点，可以将设计方案快速的转化为实物产品，笔者将就此对汽车前、后大灯的快速成型工艺展开深入的研究。 标签：前后大灯；快速成型；组合工艺 1汽车前、后大灯模具的制造工艺 1.1硅胶模具的母版制造。硅胶模具就是产品的实样，不同的材料制造出的母版各不相同。代木树脂和PU块、ABS等材质具有硬度较强、耐磨性较好和切削速度快、易打磨等特点，所以得到了广泛的使用，是目前主流的母模制造材料。利用以上材料所制作出来的母模，精度较高、表面质量较好，且加工的程序不会很复杂，也直接的提高了硅胶模具的制造质量。 利用真空浇注的方法，在对模具塑料件的成型制作中，要对材料的收缩率进行一定的修改设计，然后利用三维立体的数据模型方法，在数控加工中心将模型进行三维实体的原型构造，从而将初步的母版模具制造出来。在母版模具的原型制造完毕后，还要对其的表面进行抛光处理，将原有的划痕、杂质进行剔除，以求增加表面的光滑度，从而取得不错的脱模效果；其次，还要使用洁模剂进行二次的表面清洁，彻底的光滑表面；最后用专门的脱模剂对原型的表面进行擦拭，让模具的表面不易受到损伤，并利于脱模；在完成以上的三个步骤后，就可以使用坐标检测仪来对原型模具进行精度的测算。 1.2硅胶模具的施工制造 1.对原型进行贴分型面，将制作好的原型模具的周围紧紧的贴合上一层透明胶带，起到了分型面的作用； 2.在原型模具的适当位置预制上浇注口； 3.将经过了上述步骤处理完毕的原型，放置进组合灯中，并按照设计的尺寸对硅胶模具的盒子进行浇注固定。 2前、后组合大灯的制造工艺探究 2.1前、后大灯材料的制造 1.前、后大灯主要由塑料件制造而成，其中在灯罩的选择上，为了满足前、后大灯能够长时间连续点亮的要求，可以选用PX521HT的材料，此种材料具有
高强度钢板的两种热成形技术
高强度钢板的两种热成形技术 强度钢板热成形技术有间接成形和直接成形两种工艺。间接成形工艺可成形具有复杂形状的零部件，预成型后可进行加工;直接成形工艺节省时间、能源。 强度钢板热成形技术是同时实现汽车车体轻量化和提高碰撞安全性的最新技术。目前，欧、美、日等各大汽车生产厂商已成功地将高强度钢热成形技术应用汽车构件的生产中，经济效益显著，有效地提高了市场竞争力。目前国内仅有几家公司从国外引入生产线，耗资十分巨大，国内汽车厂家成本负担很大。国内众多汽车公司正在迫切寻求用该项技术来铸造汽车冲压件。但是，该项技术和装备被几家国外公司所垄断，设备价格十分昂贵。因此，热成形零件的价格也远高于普通冷成形件，导致国内目前仅有少数厂家在高档轿车上采购这种高强度冲压件，远远满足不了国内汽车行业的市场需要。 针对上述情况，大连理工大学与长春伟孚特汽车零部件有限公司联合开发出国内第一条具有完全自主知识产权的高强度钢板热成形批量连续生产线。 高强度钢板热成形技术是集落料、加热、防氧化、冲压、淬火冷却、切形和喷丸处理等为一体的综合制造系统，是体现机械加工、电控和材料化工紧密交叉的国际前沿高新技术。热成形连续加热炉要保
证板料加热到设定的温度充分奥氏体化，同时避免没有防氧化涂层板料的高温氧化脱碳，这决定了热成形连续加热炉与其他加热炉相比应具有独特的核心技术。 成形有间接成形和直接成形两种工艺。 热成形间接成形工艺是指板料先经过冷冲压进行预成形，然后加热到奥氏体化温度，保温一段时间后放到具有冷却系统的模具里进行最终成形及淬火。热成形间接成形工艺的优点如下： (1)可以成形具有复杂形状的车内零部件，几乎可以获得目前所有的冲压承载件。 (2)板料预成形后，后续热成形工艺不需要过多考虑板料高温成形性能，可以确保板料完全淬火得到所需要的马氏体组织。 (3)板料预成形后可以进行修边、翻边、冲孔等工艺加工，避免板料淬火硬化后加工困难问题。 热成形直接成形工艺是指板料加热到奥氏体化温度保温一段时间后直接放到具有冷却系统的模具里进行成形及淬火。热成形直接成形工艺的优点如下： (1)板料在一套模具中进行成形及淬火，节省了预成形模具费用并加快了生产节奏。
PTFE成型技术
PTFE主要有模压、液压、推压、挤压、喷涂、粘结、焊接及缠绕等最常见的成型技术。前五种是用PTFE树脂直接加工成制品，后三种是用PTFE塑料板或薄带加工成各种制品。除此外还有滚压法、热成型法等成型方法。现简单介绍一下各种成型方法。 1、模压法 模压成型大多采用悬浮树脂，当制造厚度小于1.5mm薄板时，则要用分散树脂。其工艺过程：树脂-过筛（悬浮树脂经捣碎、松动，并经20目筛孔过筛）-压机（装入模具的PTFE 粉在20-235Mpa压力下，经压机压实成型）-烧结（在370℃-380℃温度下烧结炉中烧结）-模压成品（在模具内或自由状态下冷却定型后成为所需要的板、棒、管、垫圈及填料制品等）。 2、液压法 液压法又称等压法或橡皮袋法，是制作PTFE产品的一种特殊方法，是对橡皮袋施加液压使橡皮袋将PTFE树脂向模具扩张，使其压实后经烧结成制品，基操作过程为：把橡皮袋置于外模内-接上水泵，充入自来水使橡皮袋胀成圆筒形-树脂均匀地加入袋与外模之间-闭模-继续充水逐步增加水压，达12-13Mpa时保压30min后放水-减压，拆模，烧结，冷却即为外表光洁的预制品。 3、推压法 推压又称糊状挤出成型，把20-30目过筛的分散树脂与有机液体（甲苯、石油醚、溶剂油等）配制成1：5的糊状混合物，预压成厚壁圆筒状坯料，放进推压机料筒内，加热，用柱塞推压成型，经干燥后在360-380℃温度下烧结，冷却后得到强韧的推压管、棒等制品。 4、挤压法 挤压成型可分螺杆挤压和柱塞挤压两种，把粉碎过筛后的预烧结树脂加到料筒中，通过螺杆的转动或柱塞的往复推动，把原料边压实输送到挤出机中，在360-400℃温度下连续挤出、烧结、冷却而成各种管、棒制品。 5、喷涂法 喷涂法有PTFE乳液喷涂后烧结成膜和PTFE树脂粉末等离子直接喷涂成膜两种工艺。 6、粘接法 粘接法是利用处理液破坏PTFE表面的C—F链，让F原子分离出来，留下碳原子使表面可用粘接剂与基材粘接。 7、焊接法 焊接法有两种，一种是用PFA焊条进行热风焊接；一种是利用一定的温度和压力将两块PTFE 板热熔接在一起。 8、缠绕法 缠绕法是我国多年发展的具有自己特色的一种新型的腐蚀防护技术，其特点是可以加工各种复杂的构件，在我国目前耐腐蚀衬里工艺中占重要地位。此法实际上与热压焊接法一样，都是依靠控制温度和压力两个条件而使PTFE熔接在一起，但不同的是焊接法成型是单层局部熔结，缠绕法成型则为多层整体熔结，后者的质量要求优于前者。 9、滚压法 滚压成型可分为单向滚压和多向滚压两种工艺，经过滚压处理，PTFE膜片由原来的不透明白色，变成半透明水晶色。 单向滚压是将重新加热到透明状的膜片，迅速地通过压延机的两个相同旋转着的辊进行加工的。压延倍率控制在1.5-2.5范围内，一般辊筒转速20转/分。 多向滚压是将经过烧结淬火处理的膜片，放在压延机上，进行多方向的压延，逐渐减小膜厚的成型加工方法。其中压延比为2-2.5范围。滚筒的温度应控制在150-200℃，蒸汽加热时，蒸汽压力在0.5-0.9MPa。压延比是一个重要参数，过大和过小对制品均不好。有时要反复进行多次滚压，才能压好一片产品。
热成型技术
汽车技术 汽车用高强度钢热成型技术* 【摘要】高强度钢的热成型技术可解决传统成型高强度钢板在汽车车身制造中遇到的各种问题。介绍了汽车用 高强度钢热成型的加工工艺、加工关键技术、热成型零件的检测方法以及国内外的研究现状。以用于热冲压成型的 高强度钢——硼钢为例，对我国热成型技术的应用情况及未来热成型技术需要解决的问题进行了阐述。 主题词：高强度钢板热成型硼钢 1 汽车用热成型高强度钢 长期以来，钢铁一直是汽车工业的基础，虽然汽 车制造中铝合金、镁合金、塑料及复合材料的用量不 断增加，但高强度钢以其具有的高减重潜力、高碰撞 吸收能、高疲劳强度、高成型性及低平面各向异性等 优势[1,2]，已经成为汽车工业轻量化的主要材料。21 世纪的汽车行业以降低燃料消耗、减少CO2 和废气 排放成为社会的主要需求，为适应这种发展趋势，钢 铁业已开发出许多种类的高强度钢板来帮助减轻汽 车质量，同时提高汽车的安全性。 为兼顾轻量化与碰撞安全性及高强度下冲压件 回弹与模具磨损等问题，热成型高强度钢及其成型 工艺和应用技术应运而生。目前凡是达到U-NCAP 碰撞4 星或5 星级水平的乘用车型，其安全件（A/ B/C 柱、保险杠、防撞梁等）多数采用了抗拉强度为 1 500 MPa、屈服强度为1 200 MPa 的热成型高强度 钢。同时，为解决高强度钢冷成型中的裂纹和形状 冻结性不良等问题，出现了热冲压成型材料，已用其 进行了强度高达1 470 MPa 级汽车部件的制造。 本文首先介绍高强度钢热成型加工工艺及其关 键技术，然后分析了国内外热成型研究成果与现状， 最后对热成型技术的应用发展进行了展望。 2 高强度钢热成型加工工艺 2.1 热成型加工工艺 2.1.1 理论基础 与传统的冷成型工艺相比，热成型工艺的特点 是在板料上存在一个不断变化的温度场。在温度场 的影响下，板料的基体组织和力学性能发生变化，导 致板料的应力场也发生变化，同时板料的应力场变 化又反作用于温度场，所以热成型工艺就是板料内 部温度场与应力场共存且相互耦合的变化过程（见 图1）。这就要求热成型用钢板的成分要适应热成型 过程中的热循环。 图1 应力场、温度场和金属微观组织的相互作用
汽车制造工艺流程
汽车制造工艺流程 一、工艺基础—概念 1、工艺 即加工产品的方法(手段、过程)。是利用生产工具对原材料、毛坯、半成品进行加工,改变其几何形状、外形尺寸、表面状态和内部组织的方法。 2、工艺规程 规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等工艺规定（文件）。3、工艺文件 指导工人操作和用于生产、工艺管理的各种技术文件。是企业组织生产、计划生产和进行核算的重要技术参数。 4、工艺参数 为达到加工产品预期的技术指标，工艺过程中选用和控制的有关量，如电流、电极压力压等。 5、工艺装备 产品制造过程中所用的各种工具的总称。包括刀具、夹具、模具、量具、检具、辅具、钳工工具和工位器具等。 6、工艺卡片(或作业指导书) 按产品的零、的某一工艺阶段编制的一种工艺文件。他以工序为单元,详细说明产品(或零、部件)在某一工艺阶段的工序号、工序名称、工序内容、工艺参数、操作要求以及采用的设备和工艺装备。包括冲压工艺卡片、焊接工艺卡片、油漆工艺卡片、装配工序卡片。
7、物料清单（BOM） 用数据格式来描述产品结构的文件。 8、外协件明细表 填写产品中所有外协件的图号、名称和加工内容等的一种工艺文件。 9、外购工具明细表 填写产品在生产过程中所需购买的全部刀具、量具等的名称、规格与精度等的一种工艺文件。 10、材料消耗工艺定额明细表 填写产品每个零件在制造过程所需消耗的各种材料的名称、牌号、规格、重量等的一种工艺文件。 11、材料消耗工艺定额汇总表 将“材料消耗工艺定额明细表”中的各种材料按单台产品汇总填列的一种工艺文件。 12零部件转移卡 填写各装配工序零、部件图号（代号）名称规格等的一种工艺。 二、工艺基础—管理 1、工艺管理内容包括： 产品工艺工作程序、产品结构工艺性审查的方式和程序、工艺方案设计、工艺规程设计、工艺定额编制、工艺文件标准化审查、工艺文件的修改、工艺验证、生产现场工艺管理、工艺纪律管理、工艺标准化、工艺装备编号方法、工艺装备设计与验证管理程序、工装的使用与维
成形工艺我要学热成形热冲压设备
【成形工艺】我要学热成形-热冲压设备 前面我们介绍过热成形的生产流程，将专用钢板加热到奥氏体化温度后，在高温下使钢板成形，并在成形后对零件进行淬火处理，从而得到组织全为马氏体的热成形零件。可以看出，热冲压是成形和热处理同时进行的工艺。热冲压和热处理都是在模具中进行的，故热成形的模具是热成形过程中最重要的设备，今天我们就一起来看看这个关键技术。 视频展示1.热成形冲压视频： 2.长城热成形生产线展示： 3.屹丰热成形生产线展示：热冲压关键点硼钢被加热至高于Ac3的某一温度使其充分奥氏体化（在加热炉中进行），加热后的钢板应快速搬运到冲压机，并保证其温度不低于Ar3（低于此温度将产生铁素体）。钢板的热冲也应该在Ac3以上进行，从而保证钢板的韧性，之后快速冷却。冷却时保证冷却至马氏体转变开始温度（约200℃）以下。热冲压的温度关键控制点如图1所示。图1 热成形工艺温度控制要点由以上描述可知，热成形的整个过程中，热冲压是其中的关键。这里涉及到压机和模具的方方面面。下面我们简单介绍下这两个关键设备的情况。 压机对于热冲压用的压机，有以下要求： ①快速合模、成形。这就要求热冲压采用高速的液压机，兼顾一般液压机和机械压力机的功能。图2 采用蓄力器来提高冲压速度②保压淬火。这就要求模具内设计冷却系统。图3 冷却水道③备有过程监控系统。热成形零件质量的好坏主要取决于淬火后的组织转
变情况，对冲压过程的模具和零件的温度监控是非常有必要的。图4 温度监测④吨位相对较小。常用吨位800吨-1200吨，当然若想实现一条线兼容多个尺寸的零件，可采用吨位大的压机，有些供应商也在考虑2000吨级的压机。图5 热成形压机 模具材料1.良好导热性。热冲压成形时，模具的工作表面与高温零件直接接触并发送热传递，同时还要完成淬火。 2.良好热机械性能。模具工作稳定冷热交替，温度变化速度快。 3.良好耐腐蚀性能。模具需对零件进行淬火，在模具中布置有冷却水道，水道不得被冷却介质腐蚀从而引起阻塞。 4.良好的耐磨性、高的硬度强度。热冲压过程中，模具将承受强烈的摩擦，特别是高强度氧化皮带来的磨损。一般，热冲压模具选择热作模具钢。 模具设计由于小编为热成形零件的设计人员，对模具的设计只是初步了解，关于模具的水道直径、离型面的距离等等规则在此不做铺述。 图6 热成形模具热冲压模具的设计流程及注意事项如下：1.模具型面设计热冲压模具的型面设计需考虑的内容包括：凹凸模型面的合理设计；翻边孔的转变设计；热胀冷缩的合理补偿；对于激光切割时定位困难的零件，宜增加工艺凸台。图7 型面设计2.过程热力耦合分析首先，需等到合模以后、保压之前的比较准确的温度场分布；接着，采用体单元进行分析，并用虚拟速度进行分析其传热过程，并使用AutoForm分析冲压速度。对于有压边的热成形过程，需要准确反映压边压强对传热的影响。图8 热量仿真3.模具的合
管件液压成形技术及其在汽车工业中的应用
管件液压成形技术及其在汽车工业中的应用 发表时间：2017-12-13T17:13:02.620Z 来源：《建筑科技》2017年第11期作者：郭万强 [导读] 汽车轻量化是人们长期以来追求的目标。 长城汽车股份有限公司技术中心河北保定 071000 摘要：汽车轻量化是人们长期以来追求的目标。随着人们环境保护意识的提高、对燃料和原材料成本的节约要求及环保法规对废气排放的严格限制，汽车自身的轻量化显得日益重要。除了重新设计车体构造、采用轻体材料外，减轻质量的另一个主要途径就是在结构上采用“以空代实”和变截面等强构件，即对承受以弯曲或扭转载荷为主的构件采用空心结构，既可以减轻重量节约材料又可以充分利用材料的强度和刚度。管件的液压成形技术正是为适应这一要求而开发的一种制造空心轻体构件的先进制造技术。 关键词：管件；液压成形；加载路径 引言 管件液压成形技术（简称THF，国内亦称内高压成形技术）最早由 Gray 等人[1]在 1940 年提出，并用该技术成功地制造出三通管件，之后逐渐在管道领域扩展，采用不高于 30 MPa 的低压制造各种三通管件和局部鼓包类零件。随着塑性成形理论、成形设备、模具设计制造、超高压产生、高压密封、计算机控制及新材料制备等高新技术的不断发展，上世纪90年代，德国率先将管件液压成形技术应用到汽车零部件制造领域，成形液压力达到200~400 MPa，取得了良好规模效益。 1 成形原理 管件液压成形技术通常是用管坯作为原材，通过对管腔内施加液体压力、轴向施加负荷作用，使其在给定模具型腔内发生塑性变形，管壁与模具内表面贴合，从而得到所需形状零件的技术。先将管坯放入下模腔内；然后管件两端的柱塞冲头在液压缸的作用下压入，将管件腔密封，液体介质不断通过冲头内的液体通道流入管件腔；此时上模向下移动，与下模共同形成封闭的模腔，最后高压泵与阀门控制液体压力不断增大，冲头向内推动管件，管壁变形并逐渐贴模，最终得到所需形状的零件。当零件轴线不是直线、零件局部最小截面小于管坯截面时，需进行预弯曲、预冲压等预成形工艺，以便管坯能放入模具中，并使管坯接近零件形状，再充液胀形成形。 2 液压成形主要特点 （1）减轻重量，节约材料。对于汽车副车架等典型产品，液压成形件比冲压件减轻20%。对于阶梯轴类件，采用空心结构取代实心结构重量可以减轻40%~50%。（2）减少零件和模具数量，提高工作效率。采用冲压焊接工艺生产副车架零件模具数量一般不少于6套。采用液压成形技术后，除弯曲和预成形等辅助模具外，液压成形模具仅需要1套。传统板金冲压/焊接成型制程：传统成型分6块工作焊接组合；模具至少6套；焊接处强度刚性较弱；产生多余废料，成本浪费约10%；组合成本浪费24%；组合时间（C.T）8 min。管件液压成形制程：一体成型；仅需一套液压成形模具，成本较低；无焊接缝道，强度刚性较佳；无多余废料（两端定尺修齐）；组合时间（C.T）1 min。（3）可减少后续机械加工、组装焊接量和焊接尾气排放，并降低焊接热变形。（4）提高强度与刚度，尤其疲劳强度。由于零件为封闭截面形状，且焊点数量大幅度减少，零件的刚度和疲劳强度显著提高。（5）降低生产成本。根据德国某公司对已应用零件统计分析，液压成形件比冲压件平均降低15%~20%，模具费用降低20%~30%。（6）有利于环保。液压成形无废弃物排放，且介质循环使用。 3 关键技术问题 3.1 材料性能与成形性 管件液压成形性与材料密切相关，通常用于冲压成形的材料均可以用于管件液压成形。适用于汽车的液压成形管坯材料有低碳钢、不锈钢、铝合金、低碳高强度钢等。准确的管材力学性能参数是管材塑性成形工艺规划的基础。管材的力学性能参数通常沿用的是同种材料平板试件的单向拉伸试验数据结果。由于平板试件不能反映出滚弯、焊接等制管工序对板材力学性能的影响和成形性能的消耗，也无法精确反映管材在实际塑性成形中所处的复杂应力状态，从而影响数值模拟结果和工艺规划。田仲可基于各向同性硬化假设，提出一种轴压胀形、单向压缩试验与数据拟合技术相结合的估计管材硬化模型参数的方法。美国的T.Sokolowski[3]设计的液压胀形试验，更能反映管件液压成形过程的塑性变形行为。该试验中变形区管件承受双向载荷，在试验中连续记录内压力、胀形高度、管壁厚度，通过试验数据和理论分析来确定给定管材的应力应变关系。通过在不同压力等级下对材料进行试验，并利用所确定的材料参数进行数值模拟，模拟成形高度与试验非常接近。 3.2 成形过程的有限元仿真分析 管件液压成形属于非线性大位移塑性变形，采用普通的物理试验方法获取工艺及模具等相关参数费时费力，而且得不到准确的结果，因此常用计算机数值模拟方法来仿真管件弯曲、预成形及液压成形的全过程。先根据经验数据设定各种工艺参数及加载条件，仿真管件成形过程中的应力应变分布、壁厚变化、管件外壁与模具型腔的贴合状态、管件材料的成形极限等，进而选择合理的仿真结果进行物理试验，确定出合适的管件材料、最佳压力加载曲线、补料进给曲线、摩擦因数及模具圆角等工艺参数，并避免成形过程中出现屈曲、起皱、破裂等成形缺陷，保证零件的成形质量。 4 在汽车零部件中的典型应用 管件液压成形技术自应用到汽车零部件的生产后得到了快速发展，目前已成为欧、美、日、韩等汽车技术先进国家零部件制造的主流技术之一。BMW、AUDI、VW、OPEL、VOLVO、GM、FORD、CHRYSLER、HONDA、TOYOTA、HYUNDAI等主机厂推出的中高档车型上均有管件液压成形件，国内的合资厂如一汽-大众、上海大众等也应用了管件液压成形件，并逐渐向自主品牌车型推广，如一汽轿车的奔腾系列、上海汽车的荣威系列等。根据目前各汽车主机厂车型应用情况的统计，管件液压成形技术制造的典型汽车零部件有底盘悬架系统零件、车身结构件、发动机系统零件及支撑框架类零件4大类。（1）底盘悬架系统零件：前后副车架、发动机托架、前后桥、驱动桥壳、保险杠、梯形臂、牵引杠、控制臂、横向稳定杆、从动连杆、转向管柱等。（2）车身结构件：A柱、B柱、C柱、车顶横梁、车顶纵梁、车身纵梁、挡风玻璃支架、后座纵梁、门槛梁、后边梁等。（3）发动机系统零件：进气歧管、排气歧管、凸轮轴、曲轴、三元催化转化器等。（4）支撑框架类零件：仪表板支架、散热器支架、座椅框架等。 结语 随着计算机控制和高压液压系统技术的发展，管件液压成形技术在汽车制造领域中的应用将更加广泛。管件液压成形与管坯材料、模
浅谈汽车内外饰结构设计及成型工艺 谢勇
浅谈汽车内外饰结构设计及成型工艺谢勇 摘要：汽车是一个复杂的系统工程产物，在一辆汽车生命历程中，需要各个学科、部门、各个行业协同运作。随着各领域深入发展，专业逐渐细化，专业之间的壁垒也被构筑。设计人员对数据架构、数字化管理较为专业，但缺乏工艺、制造、后市场反馈等方面经验；工艺人员对产品制造、模具设计等较为专业，但缺乏产品结构设计优化、供应商管理等相关经验等等。这使得各专业、部门之间沟通协调受到影响。对产品的整个生命周期、演化带来不利影响。 关键词：汽车；内外饰设计；质量控制 引言：随着人们生活质量的不断提升，汽车的需求量也逐渐增多，因此汽车行业也处于前所未有的转型关键时期。面对激烈的市场竞争和国内外汽车行业的压力，汽车企业只有对企业的内外饰设计质量进行严格控制，才能将汽车品牌推向市场，在有效缩短产品周期的情况下，为汽车企业的发展注入鲜活的生命力。 1汽车内外饰发展的现状分析 当下社会对汽车的要求除了体现在性能方面之外，最重要的还要突出汽车的设计感和层次感，对其内外饰的设计质量进行把控和管理，可以有效满足用户的审美需求，从而体现汽车内外饰的设计理念。面对汽车产量的不断增加，汽车工业加工中的环境和资源问题，也逐渐成为人们关注的焦点。因此，既保证汽车的使用性能，同时还能提升其审美价值，成为当下汽车生产商需要解决的难题。再加上社会对于节能减排意识的重视，将绿色环保理念加入到汽车内外饰的研究和质量控制中，也是当下对企业生产行业提出的新要求。 2基于绿色概念的汽车内外饰开发设计中产品设计及其工艺 2.1基于绿色概念的汽车内外饰开发设计中产品设计 产品设计主要可划分为下述三个部分：第一，结构设计。内外饰一般占据整车重量的二百四十千克左右，因此，为了达成汽车更加轻量化、耗油量更少的目的，应该在汽车内外饰开发设计中对其进行减重。可用工程塑料替代某些汽车中常用的钢设计，达成减重的目的；用钢板设计的汽车滑轨装饰板在整个车身中仅起装饰作用，这时可改变其结构，应用工程塑料代替钢板材料，应用无痕高光免喷漆注塑工艺来代替传统的焊接钢板结构。总的来说，专业性极强的开发设计方面的工作人员经过结构设计可对汽车内外饰开发设计中许多地方应用的材料以环保材料来替代，进而达成汽车内外饰开发设计中节能环保的目的；第二，可回收设计。在生产汽车的时期先应充分的考虑一些与零部件材料回收有关的可能性、价值以及处理方法等问题，在最大程度上使材料资源或是汽车零部件发挥到最大的价值，且尽可能降低其污染环境的几率；第三，可拆卸设计。也是在生产汽车的时期就应进行可拆卸结构开发设计标准的设定，这能够有效保证结构的良好拆卸，便于维修整车，此外可将已不能使用汽车上的一些零部件进行二次的拆卸使用，达成节能环保的目标。只有改变以往焊接的连接方式，才能保证整体的可拆卸性能更加良好。 2.2基于绿色概念的汽车内外饰开发设计中产品设计工艺 产品主要可划分为下述两部分设计工艺：第一，无痕高光免喷涂注塑。除了整车的性能外，汽车内外饰的珠光、哑光、高光等方面也是大多数车主在购买车辆时关注的重点，为有该种效果就应实施整车的处理喷漆工作。为使更加节能环保，现如今汽车行业的开发设计方面的工作人员早已用无痕高光免喷涂的产品注塑设计工艺取代了以往油漆的喷涂，该工艺无须进行喷漆，不仅降低了污染环境