第三讲汽车冲压新技术

第三讲汽车冲压新技术

报告人刘胜林第一页，共一百三十八页。报告内容

第一节冲压原材料研究的最新进展(高强度钢和超高强度钢板以及轻质金属材料等的使用)第二节冲压技术发展的新动向(内高压成形技术与热冲压成形等)

第三节模具的发展新动向(产品专业化、制造数字化与模具设计的专门化)

第四节冲压设备的发展新动向(大型多工位压力机与柔性生产化)第二页，共一百三十八页。文献综述

汽车车身冲压成形技术是汽车制造技术的重要组成部分，以致有些国际同行认为汽车技术的竞争实质上是冲压成形技术及其相应的焊装技术的竞争。虽然上述观点不一定准确，但说明冲压成形技术在汽车制造中的重要地位。第三页，共一百三十八页。

众所周知，汽车车身的金属件几乎100%为冲压件，而且汽车车身的更新换代远比底盘和发动机的更新换代快。这就决定了冲压成形技术在汽车产品的开发中不仅影响制造周期，还直接影响成本和产品品质，因而影响产品的综合竞争力。第四页，共一百三十八页。第一节冲压原材料研究的最新进展

新型冲压用板材包括：高强度钢板；耐腐蚀钢板；双相钢板；涂层板及复合板材。

第五页，共一百三十八页。高强度钢板

定义：指对普通钢板加以强化处理而得到的钢板。强化原理：固溶强化、析出强化、细晶强化、组织强化(相变强化及复合组织强化)、时效强化及加工强化等。其中，前5种是通过添加合金成分和热处理工艺来控制板材性质的。

第六页，共一百三十八页。高强度钢板的高强度涵义a.屈服强度、抗拉强度高，在270-3l0MPa范围之内。用于汽车零件的高强度钢板，其抗拉强度可以达到600-800MPa，而相应的普通冷轧软钢板的抗拉强度只有300MPa；b.高强度钢板的应用，能减轻冲压件的重量，节省能源和降低冲压产品成本。第七页，共一百三十八页。

在日本，抗拉强度不小于490MPa的热轧带钢和抗拉强度不小于340MPa的冷轧钢带被称为高强度钢。第八页，共一百三十八页。

高强度钢板可以减轻零件质量，提高整车碰撞的安全性，提高零件的外观质量和抗凹性，因此近年来在车身生产中得到了越来越多的应用。第九页，共一百三十八页。第十页，共一百三十八页。1.高强度钢在汽车面板上的应用

车顶、车门、等部件要求具有变形刚度和抗凹陷性，主要使用抗拉强度为340～390MPa的烘烤硬化钢板(BH钢板)。BH钢板的屈服强度在烘烤涂漆时升高，可在不损失成形性的前提下，提高抗凹陷性，减薄钢板。现在，有的车型已使用440MPa级BH型高强度钢板。

第十一页，共一百三十八页。新马自达2的车身结构中使用了440，590，780和980Mpa级别的高强度钢板和超高强度

第十二页，共一百三十八页。2.高强度钢板在车体框架上的应用

随着正面撞击、侧面撞击的撞击安全性标准的提高，结构件、加强件等主要使用590MPa级高强度钢板，也有厂家使用780MPa级、980MPa级高强度钢板。第十三页，共一百三十八页。前防撞梁外板

第十四页，共一百三十八页。第十五页，共一百三十八页。

有些厂家甚至采用将390MPa、440MPa级高强度钢板冲压成形后，对强化部分进行高频加热和淬火，以使部件局部抗拉强度达到1200MPa，并在冲压加热钢板的同时进行冷却，以使部件整体抗拉强度达到1470MPa的方法。第十六页，共一百三十八页。欧洲流行的高强钢U形车厢结构

第十七页，共一百三十八页。

此外，还有采用激光拼焊方法，将不同厚度、不同材质钢板拼合起来，使材料配置适用于所要求材质和使用部位。

第十八页，共一百三十八页。Octavia明锐全车大量采用了激光拼焊

第十九页，共一百三十八页。

尽管拼焊材料在使用初期以提高材料利用率为目的，仅用于小型部件上，但最近已将拼焊材料扩大应用于车身侧板和车箱底板等大型部件。拼焊板主要采用400～590MPa级高强度钢板，也有使用780MPa级和980MPa级高强度钢板的情况。第二十页，共一百三十八页。3.高强度钢板在汽车底盘上的应用

用材已从传统的440MPa级热轧板发展到780MPa，最大减重达30%。近年来，高强度钢板在底盘上的使用比例正在急剧增加。今后，高强度钢板的使用比例及更高强度钢板的应用有望进一步提高。

第二十一页，共一百三十八页。采用高强钢制造的汽车底盘第二十二页，共一百三十八页。举例：同升专用汽车公司

为了从根本上摆脱对底盘厂商的过度依附，最终达到底盘厂商对自己的依附，依托有限公司，将铁路货车新材料、新工艺等专有技术平移到专用汽车产品上，努力走自主创新的道路。第二十三页，共一百三十八页。南车眉山车辆有限公司同升专用汽车

第二十四页，共一百三十八页。

08年，在继具备自主知识产权的“轻量化半挂车”推向市场后，再度推出高强度钢“轻量化散装水泥罐车”。“5.12”灾后重建，四川水泥需求量陡增至3.7亿吨，需新增车辆约4000台（每台1年运能2.5万吨，3年运完），针对这一市场需求，专汽公司在经过充分的市场论证后，提出了散装水泥罐车研发思路，得到有限公司的大力支持。第二十五页，共一百三十八页。

目前，该车已完成设计进入试制阶段，预计11月底下线试运行。该车采用高强度钢制作，设计容积39.8m3，载重50吨，与相同载重的普通车型比较，自重轻1吨左右，能够与所有品牌重型卡车底盘匹配，计重收费优势凸现。预测市场前景看好，将提升公司市场竞争力。第二十六页，共一百三十八页。4.常用钢种简介

热轧低合金高强度钢（HSLA）薄钢板应用部位：卡车的底盘部分，也用于大客车的车轮，轮毂等部件屈服强度：350MPa到550MPa之间组织结构：具有铁素体加少量珠光体组织。第二十七页，共一百三十八页。

最近，开发出690MPa级卡车大梁用钢，它利用了在由热带轧机直接轧出的贝氏体钢中所有的强化机理。

第二十八页，共一百三十八页。DP钢板

主要组织：铁素体和马氏体，其中马氏体的含量在5%～20%。强度：500～1200MPa。特征：DP钢具有低屈强比、高的加工硬化指数、高烘烤硬化性能、没有屈服延伸和室温时效等特点.一般用于需高强度、高抗碰撞吸收能且也有一定成形要求的汽车零件，如车轮、保险杠、悬挂系统及其加强件等。第二十九页，共一百三十八页。DP钢板优点

①屈服点低，抗拉强度高，屈强比低；②无屈服点伸长或是屈服伸长，应力应变曲线平滑；③伸长率高；④初始加工硬化率高，加工强化性能好；⑤抗疲劳性能好。所以DP钢特别适合冲压翻边性能良好的部件，一直被汽车界所关注，有可能成为汽车首选的冷轧高强度钢板。第三十页，共一百三十八页。TRIP钢

包括热轧、冷轧、电镀和热镀锌产品。主要组织：铁素体、贝氏体和残余奥氏体，其中残余奥氏体的含量在5%～15%，强度：600～800MPa。

主要成分：C、Si和Mn，其中Si的主要作用是抑制贝氏体转变时渗碳体的析出，但对于钢板表面质量不利。第三十一页，共一百三十八页。在日本，TRIP钢板已被用在概念车底盘的约80种零件上，同传统钢板相比，用这种钢板制造的零件重量减轻约12%。TRIP钢具有高延伸率，同DP钢相比，起始加工硬化指数小于DP钢，加工硬化指数在很长的应变范围内仍保持较高，特别适合胀形成形。第三十二页，共一百三十八页。复相CP钢

主要组织：同TRIP钢的组织类似，只是CP钢中含有马氏体而非残余奥氏体。强化机理：通过马氏体和贝氏体以及析出强化的复合作用。CP钢的强度可达800～1000MPa，特别适合于车门防撞杆、保险杠和B立柱等安全零件。第三十三页，共一百三十八页。马氏体(M)钢

通过高温奥氏体组织快速淬火转变为板条马氏体组织，可通过热轧、冷轧连续退火或成型后热处理而生产的，是目前商业化高强度钢板中强度级别最高的钢种。主要用途：成型要求不高的车门防撞杆等零件代替管状零件，减少制造成本。

第三十四页，共一百三十八页。MnB钢或热成形钢

主要元素：Mn和B等元素，具有非常好的淬透性。热成形过程：包括将毛坯件加热奥氏体化，然后在红热状态将钢板冲压成形，然后利用模具的冷却能力将零件淬硬成马氏体。整个成形过程大约需要15～25s。第三十五页，共一百三十八页。耐腐蚀钢板

主要目的：增强普通钢板冲压件的抗腐蚀能力。主要分类：一类是加入新元素的耐腐蚀钢板，如耐大气腐蚀钢板等。第三十六页，共一百三十八页。我国研制的耐大气腐蚀钢板中，有10CuPCrNi（冷轧）和9CuPCrNi（热轧），其耐蚀性是普通碳素钢板的3～5倍；第二类是在表面涂或镀一层防腐材料，也为涂层板的一种。第三十七页，共一百三十八页。目前，全球最大的钢铁公司Acelor开发了热冲压成形钢板USIBOR1500，其化学成分如表1所示。该钢板为镀锌板，镀层质量为120～160g/m2。淬火后力学特性明显，强度值可达到1600MPa。第三十八页，共一百三十八页。日本某公司实际测定该钢的特征值如表2所示。该钢板可保持良好的韧性，冲击韧度达到800J/cm2，低温脆性也较好。焊接性能较好。采用此种钢板生产的汽车零件可以使同等强度、刚度的零件减重50%以上。

第三十九页，共一百三十八页。涂层板

在耐腐蚀钢板中，镀覆金属层的钢板属于一种涂层板。因为传统的镀锡板、镀锌板等已不能适应汽车工业、电器工业、农用机械及建筑工业的需要，因此新品种的镀层钢板不断被开发出来。第四十页，共一百三十八页。在涂层板中，各种涂覆有机膜层的板材具有更好的防腐蚀、防表面损伤的性能，因此正被大量用作各类结构件。

第四十一页，共一百三十八页。彩色涂层板具有优异的装饰性、成形性、抗腐蚀性

第四十二页，共一百三十八页。复合板材

涂覆塑料的钢板是一种复合板；不同金属板叠合在一起（如冷轧叠合等）也是一种复合板，或叫叠合复合板。这类复合板材破裂时的变形比单体材料破裂时的变形要大，其基本材料特性值(比如n值)变大。

第四十三页，共一百三十八页。5.展望

目前只有少数国际先进钢铁企业能生产的960兆帕特高强度热轧工程机械用钢在宝钢研制成功，填补了国内空白。

第四十四页，共一百三十八页。

中国宝钢集团亦开发了热冲压用硼钢板。其硬度为450～500HV，强度达到1300～1500MPa，无镀层。德国蒂森克虏伯开发了锰硼合金钢，其热冲压淬火后最高强度可达1600MPa。

第四十五页，共一百三十八页。特高强度钢-瑞典钢板公司生产

特高强度Domex特高强度冷成形钢是在用计算机严格控制的现代化工厂中生产。在低碳和一定锰含量的条件下,加入微量合金元素如铌、钛等细化晶粒,以及超纯净钢水提供的良好冶金条件,决定了钢的最终性能。第四十六页，共一百三十八页。

与普通高强度热轧冷成形钢比,Domex高强度钢具有更高的铌,钛及钒等微合金化元素。另外,通过精确控制的加热、轧制、冷却等步骤组成的热机械轧制工艺过程是获得高性能的关键因素。

Domex系列冷成形钢具有在高强度条件下良好的可成形性,可焊性和高冲击强度。

第四十七页，共一百三十八页。

特高强度钢的主要应用为卡车底盘、各种专用车、移动式起重机和建筑工程机械。特高强度钢的应用主要是为了减轻重量和提高有效负载能力,同时由于良好的冷成形性使产品的生产成本降低。第四十八页，共一百三十八页。超高强钢焊接抗扭结构，主臂的侧向刚度更好

第四十九页，共一百三十八页。轻金属材料--铝

铝及铝合金的密度大致约为钢的1/3。铝合金具有重量轻、加工性能良好、抗腐蚀性好、吸振性强等优点,应用于汽车制造对汽车轻量化有十分显著的效果。第五十页，共一百三十八页。第五十一页，共一百三十八页。目前,在汽车上使用的铝质零件除传统的车轮盖、空调系统、保险杠、座椅、换热器、油管外,高强度铝合金还广泛应用于汽车的连杆、摇臂、凸轮座等零件。由于铝及其合金的原材料价格比钢高得多,制约了其在汽车上更大范围内的应用。第五十二页，共一百三十八页。第五十三页，共一百三十八页。

轻质铝板可用于车身和底盘的许多零部件,关键是改进工艺、降低制造成本。日本于1985年开始采用铝合金板材生产汽车覆盖件,应用的零件主要是发动机罩(内板和外板)、前挡泥板及顶蓬窗盖板等,并且对车身整体进行轻量化设计,大量采用不等厚的拼焊高强度钢板和深冲钢板,结合激光焊接装配技术,使车身重量减轻25%以上。

第五十四页，共一百三十八页。发动机用铝合金支架

第五十五页，共一百三十八页。铝合金轮毂

第五十六页，共一百三十八页。轻金属材料--镁

镁合金的主要优点是比强度和比刚度高。镁的密度仅为铝的2/3,采用镁制造汽车零件的轻量化效果更胜于铝。不仅如此,由于镁熔点低,回收再利用的耗能也更少。镁合金零件的尺寸稳定性好,对振动的阻尼性能优于铝和钢。第五十七页，共一百三十八页。

在20世纪50年代至60年代,由于镁合金的价格不高,德国大众公司的甲壳虫汽车大量使用镁合金作为结构零件。近年来,开发出了高纯度耐腐蚀镁合金AZ91D、AZ91E和高延展性镁合金AM20、AM50等,性价比有了很大提高。

第五十八页，共一百三十八页。

车用镁制件应用:仪表板衬底和横梁、座椅架、方向盘柱、发动机缸盖、变速器壳体、进气歧管等。第五十九页，共一百三十八页。镁合金方向盘

第六十页，共一百三十八页。镁合金汽车车轮，质量轻，性能好

第六十一页，共一百三十八页。轻金属材料--钛

钛的密度为4.5g/cm-3,质轻、强度高、耐腐蚀性能非常好,但钛价格很贵。钛应用于汽车,可起到减重、节能、减震、降噪、减污、延寿、提高汽车安全性和舒适度的综合作用。第六十二页，共一百三十八页。

主要用途：汽车发动机中,如气门、气门座、气门弹簧、摇臂、连杆、离合器板以及其它如转向齿轮、车轮、紧固件必须耐腐蚀、耐损伤的车底覆盖件、侧视镜架等也可以用钛合金制作。应用现状：由于钛的价格极贵,一般汽车上使用较少,主要用于赛车上。第六十三页，共一百三十八页。其它材料

除铝、镁等金属材料外,其它一些非金属以及复合材料也在汽车中得到了越来越广泛的应用,如金属/非金属轻质材料、塑料、陶瓷、非金属基复合材料等。第六十四页，共一百三十八页。塑料

塑料既可大幅减轻零部件质量,又可降低制造成本,是汽车中使用最多的非金属材料。世界汽车平均每辆塑料用量在2000年就已达105kg,约占汽车总质量的8%-12%。最近几年,我国一般汽车上塑料件占整车质量的比例从原来的5%左右上升到了12%-18%以上。

第六十五页，共一百三十八页。第六十六页，共一百三十八页。第六十七页，共一百三十八页。

德国拜耳公司和美国GE塑料公司合资的Exatec公司推出了具有杰出的耐候性和耐磨性的聚碳酸酯(PC)汽车窗系统Exatec500,并已实现工业化。

第六十八页，共一百三十八页。金属基复合材料

美国研制出用SIC粒子增强的AI-10Si-Mg基复合材料制成的刹车轮,使重量减少了30%~60%,且导热性好,最高使用温度可达到450℃,其热性能已达到原先用的铸铁水平。第六十九页，共一百三十八页。非金属复合材料

复合材料在汽车上的用量近年来逐年增加。复合材料主要用于摩擦片、车身、悬架、车架等汽车结构件。如高强度有机纤维增强复合材料具有很高的机械强度,能代替钢板材料,从而减轻车身的重量,在汽车车身上得到了广泛的应用。第七十页，共一百三十八页。碳纤维复合材料(CFRP)主要特色：质量小、强度高、刚性高、耐蠕变与耐腐蚀性能良好,是很有潜力的汽车用轻量化材料。应用实例：美国福特公司早已采用CFRP制造汽车传动轴、发动机罩、上下悬架臂等零部件。第七十一页，共一百三十八页。第七十二页，共一百三十八页。第二节冲压技术发展的新动向液压成形热冲压成形第七十三页，共一百三十八页。1.液压成形

液压成形也被称为“内高压成形”，它的基本原理是以管材作为坯料，在管材内部施加超高压液体同时，对管坯的两端施加轴向推力，进行补料。在两种外力的共同作用下，管坯材料发生塑性变形，并最终与模具型腔内壁贴合，得到形状与精度均符合技术要求的中空零件。第七十四页，共一百三十八页。用于支撑纵梁的拱形部分等采用液压成形产品第七十五页，共一百三十八页。

与传统的冲压工艺相比，液压成形工艺在减轻重量、减少零件数量和模具数量、提高刚度与强度、降低生产成本等方面具有明显的技术和经济优势，在工业领域尤其是汽车工业中得到了越来越多的应用。第七十六页，共一百三十八页。

在汽车工业及航空、航天等领域，减轻结构质量以节约运行中的能量是人们长期追求的目标，也是先进制造技术发展的趋势之一。液压成形(hydroforming)就是为实现结构轻量化的一种先进制造技术。第七十七页，共一百三十八页。液压成形技术的优点

对于空心变截面结构件，传统的制造工艺是先冲压成形两个半片，然后再焊接成整体，而液压成形则可以一次整体成形沿构件截面有变化的空心结构件。与冲压焊接工艺相比，液压成形技术和工艺有以下主要优点：第七十八页，共一百三十八页。

减轻质量，节约材料。对于汽车发动机托架、散热器支架等典型零件，液压成形件比冲压件减轻20%～40%；对于空心阶梯轴类零件，可以减轻40%～50%的重量。第七十九页，共一百三十八页。液压成形汽车发动机配件

第八十页，共一百三十八页。

减少零件和模具数量，降低模具费用。液压成形件通常只需要1套模具，而冲压件大多需要多套模具。液压成形的发动机托架零件由6个减少到1个，散热器支架零件由17个减少到10个。第八十一页，共一百三十八页。

可减少后续机械加工和组装的焊接量。以散热器支架为例，散热面积增加43%，焊点由174个减少到20个，工序由13道减少到6道，生产率提高66%。第八十二页，共一百三十八页。

提高强度与刚度，尤其是疲劳强度，如液压成形的散热器支架，其刚度在垂直方向可提高39%，水平方向可提高50%。第八十三页，共一百三十八页。

降低生产成本。根据对已应用液压成形零件的统计分析，液压成形件的生产成本比冲压件平均降低15%～20%,模具费用降低20%～30%。第八十四页，共一百三十八页。

图1为采用液压成形技术制造的欧宝发动机托架零件与传统冲压件的比较，其零件重量降低了30%，模具费用降低了60%，零件的生产成本降低了20%。第八十五页，共一百三十八页。液压成形工艺的应用

液压成形工艺在汽车、航空、航天和管道等行业有着广泛的应用，主要适用于：沿构件轴线变化的圆形、矩形或异型截面空心结构件，如汽车的排气系统异型管件；非圆截面空心框架，如发动机托架、仪表盘支架、车身框架（约占汽车质量的11%～15%）；空心轴类件和复杂管件等。

第八十六页，共一百三十八页。液压成形的典型汽车零件

第八十七页，共一百三十八页。可用液压成形生产的汽车零件第八十八页，共一百三十八页。管材液压柔性成形的汽车车身框架

第八十九页，共一百三十八页。液压成形工艺的适用材料

液压成形工艺的适用材料包括碳钢、不锈钢、铝合金、铜合金及镍合金等，原则上适用于冷成形的材料均适用于液压成形工艺。第九十页，共一百三十八页。液压成形的发展前景

与其他金属塑性成形加工工艺相比，液压成形是一项正处于上升态势且具有良好发展前景的先进制造技术。目前，全球已建成并投产了众多的专业化生产线，形成了相当的生产规模，产品订单持续稳步增长。第九十一页，共一百三十八页。

早在1993年，奔驰公司就建成了液压成形车间，通用、福特、欧宝、宝马等汽车公司也已投资建成了自己的液压成形件生产基地。此外，在汽车上已采用液压成形零件的汽车公司还有奥迪、大众、沃尔沃、戴姆勒-克莱斯勒等。第九十二页，共一百三十八页。2.热冲压成形

超高强度钢在室温下变形能力很差。一方面，超高强度钢板强度高，在室温下塑性变形范围很窄，所需的冲压力大，而且容易开裂；另一方面，冲压成形后零件的回弹增加，导致零件尺寸和形状稳定性变差。因此传统的冷冲压方法难以解决超高强度钢板在汽车车身制造中遇到的问题。

第九十三页，共一百三十八页。热冲压成形工艺

一般是将板料加热到再结晶温度以上某个适当的温度，使其完全奥氏体化后再进行冲压成形，冲压成形后需要保压一段时间使零件形状尺寸趋于稳定。在成形和保压过程中，为了防止板料强度降低，同时进行淬火处理以获得在室温下具有均匀马氏体组织的超高强度钢构件。第九十四页，共一百三十八页。

由于热冲压是在板料冲压成形的同时进行了淬火处理，故热冲压用钢板的成分设计要适应热冲压过程中的热循环，如含硼钢板，在钢的组织转变时，延迟铁素体和贝氏体的形核进而增加了钢的强度。第九十五页，共一百三十八页。

此外，钢板被加热至再结晶温度以上，在空气中不可避免地会引起表面的氧化和脱碳，进而影响钢板的强度。因此，热冲压成形钢板应具备抗高温和耐腐蚀的镀层。第九十六页，共一百三十八页。板材热成形工艺流程

落料→预成形→加热→冲压成形→保压（使零件形状稳定）→去氧化皮→激光切边冲孔→涂油（防锈处理）。

第九十七页，共一百三十八页。热成形技术的应用

板材的这种热成形技术在国外汽车工业中已经开始应用，德国大众公司在PASSATB6中对部分车身零件采用了该技术。目前，国内汽车厂由于受技术和设备的限制，还没有采用该类热成形工艺加工薄板类零件。第九十八页，共一百三十八页。整体热冲压成形工艺

第九十九页，共一百三十八页。采用昂贵的超高强度钢及激光焊接车身

第一百页，共一百三十八页。对于厚板料零件的热成形技术如冲焊桥壳的热成形在国内外已经广泛应用，国内载货车目前大量采用冲焊桥壳。

第一百零一页，共一百三十八页。超高强度钢板的热冲压成形现状

近年来，世界各国汽车业投入大量的精力来开展超高强度钢板开发及热冲压成形技术的研究，并且在欧美、日本以及国内的主要汽车制造企业已开始尝试使用采用热冲压成形技术生产的超高强度钢板构件，如车门防撞杆、保险杠加强梁、A、B、C柱、门框加强梁等。第一百零二页，共一百三十八页。戈蓝的车门防撞杆第一百零三页，共一百三十八页。

德国蒂森克虏伯公司、美国本特朗特公司、法国阿塞洛公司也可提供超高强度的热冲压部件。然而，由于技术保密等原因，有关热冲压成形的关键技术及应用问题的文献极为少见，影响了其在工程上的广泛应用。

第一百零四页，共一百三十八页。

在汽车工业中，基于减重和环保的目的，超高强度钢板的热冲压成形技术逐渐受到关注与重视，各大钢铁公司、汽车制造厂商以及国内外的部分大学纷纷开始了超高强度钢板的热冲压成形技术的研究。第一百零五页，共一百三十八页。

然而，基于技术保密的原因，各热冲压部件供应商对于热冲压技术的研究文献很少见。

第一百零六页，共一百三十八页。3.冲压件的成形性和成形工艺的有限元分析

目前，美国、德国的几大著名汽车公司已经将冲压零件成形性分析作为开发流程中的一个环节，日本公司则是选择性地进行成形性分析。美国三大汽车公司从1996年就规定新设计的车身冲压件模具，没有经过有限元分析，不准进行模具加工。

第一百零七页，共一百三十八页。

国内目前有很多企业如一汽、二汽、宝钢等和高校、研究所在冲压成形领域应用CAE技术，并解决了大量的工程问题。另外，像吉林大学、湖南大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学等开发出具有自主知识产权的有限元分析软件，能预测开裂、起皱等缺陷，在一些技术方面有独到之处。第一百零八页，共一百三十八页。

但从操作界面的方便性和处理问题的具体细节以及软件运行的可靠性等方面与国外的商业软件相比尚有一定距离。总的来看，国内冲压过程CAE的应用还没有形成真正的规模。第一百零九页，共一百三十八页。

一汽技术中心在产品开发流程中开始应用冲压零件成形性分析技术，目前开发的轿车、载货车新产品中有相当一部分复杂冲压零件进行了成形性分析。第一百一十页，共一百三十八页。

根据分析结果对零件结构和尺寸进行了调整，提高了零件的成形工艺性。已经实现了拉深成形→修边→整形或二次拉深→翻边整套工艺的连续模拟。逐渐由定性分析向定量分析转变。已具备薄板和厚板以及不等厚板成形有限元分析的能力。第一百一十一页，共一百三十八页。第三节冲压模具的发展新动向

国内车用模具现状热冲压成形模具要求模具材料的选择第一百一十二页，共一百三十八页。国内车用模具现状

1987年模具首次被列入机电产品目录，全国模具生产总值30亿元。到2004年我国的模具产值突破530亿元，排名世界第三。一汽模具制造有限公司、天津汽车模具有限公司等15家2004年模具产值超过15亿元。第一百一十三页，共一百三十八页。

2005年全国模具销售总额达到610亿元。目前，车身模具企业已遍布全国，形成一定规模的有50多家，年产值1000万-5000万元的企业占一半。

第一百一十四页，共一百三十八页。热冲压成形模具要求

超高强度钢板热冲压过程中钢板及模具都要经过900℃以上到室温这一复杂的温度变化。模具集对板料成形与淬火作用与一身，其材料选择、结构设计都有着更为严格的要求，对于热冲压部件最终性能有着重要影响。

第一百一十五页，共一百三十八页。模具材料的选择

在超高强度钢板的热冲压工艺中，不仅要求成形模具具有足够的结构刚性、表面硬度与疲劳寿命，更要求模具能够稳定的工作在剧烈的冷热交替条件下，同时能够抵抗高温板料对模具产生的强力热摩擦以及脱落的氧化层碎片及颗粒在高温下对模具表面的磨粒磨损效应。第一百一十六页，共一百三十八页。

根据模具的加热温度，一般需要参考热锻用热作模具钢，选用合理的模具材料。蒂森克虏伯公司的热冲压模具，采用具有很高热传导系数的模具材料（Glidcop-一种Al2O3/Cu复合材料）。

第一百一十七页，共一百三十八页。第一百一十八页，共一百三十八页。国际车用模具制造业的技术特点（1）产品专业化车身模具企业向专业化发展，如德国大众公司模具厂、奥迪公司模具厂、SCHULLER公司，意大利COMAU公司，美国AUTODIE、SECKLY，日本丰田公司模具厂、荻原公司、富士公司，韩国现代汽车模具中心等。有的专业制造整体侧围模具，有的专业生产四门模具，有的专门生产地板及结构件模具。模具向多工位自动化以及级进模方向发展。第一百一十九页，共一百三十八页。

（2）制造数字化三维实体设计广泛应用于模具制造中，二维DL图转为三维DL图后可直接用于有限元分析和数控编程，百分之百采用CAE分析。模具设计采用3D参数化设计。实现了不等厚板成形模具设计，将同模模具推向生产。模具数控加工技术包括实型铸造技术、精细化编程、高速加工技术、型面数控强化和修补技术。

第一百二十页，共一百三十八页。冲压设备的发展方向

目前世界上冲压成形的大型压床向两个方向发展，一是大型多工位压力机，二是侧重于柔性生产的大型压力机生产线（配以自动化上下料机械手）。第一百二十一页，共一百三十八页。多工位压力机进入冲压生产线，激光加工与冲压加工相集成，组成广义的冲压自动线

第一百二十二页，共一百三十八页。

近10年来，这些压力机经过不断发展包含了以下关键技术：全自动换模系统、功能完善的自动监控系统和良好的人机操作界面、高生产效率所必需的高行程次数、高质量冲压件所必需的高精度。美国、日本、德国汽车公司多工位压力机占有较高的比例。

第一百二十三页，共一百三十八页。多工位压力机作为主机进入冲压生产线

第一百二十四页，共一百三十八页。

国内以单机连线的压力机生产线为主,关键冲压设备的特点是大吨位、大行程、大台面、大吨位气垫、滑块气垫、机械手上下料系统、高速度、高精度、全自动换模技术、功能完善的触摸屏监控技术。

第一百二十五页，共一百三十八页。

目前最先进的压床采用伺服电机，几年前吨位分别达到250t、500t，现在已经生产出1000t伺服电机压床。这种伺服电机控制的压床可以实现压床速度和工作行程的数字控制，已经受到多家著名汽车公司的重视，并进行了批量订货。第一百二十六页，共一百三十八页。

这种压床的应用可以进一步减少零件的冲压