第15卷 第4期
摘要：目的 研究热成形过程中冲压件温度场、应力场的变化规律，探究主要工艺参数对冲压件成形的影响规律。方法 利用 Abaqus 软件建立热力耦合模型，对汽车 B 柱的热冲压成形过程进行数值模拟，分析板料及模具的温度和应力变化，确定主要工艺参数对冲压件的影响规律，利用得到的规律指导 B 柱模具的设计与制造，最后对 B 柱进行冲压试验。结果 在热成形前的物料转移阶段，板材厚度差的存在使过渡区产生了温度梯度和内应力的变化；在热成形阶段，以减薄率为评判标准，确定了摩擦因数为 0.35、冲压速度为 100 mm/s 时 B 柱的成形效果最好；对 B 柱的成形结果进行了分析，由局部减薄率的变化得到了模具缺陷的位置，由过渡区的偏移量得到了模具等厚区的长度，由板材温度变化确定了最佳保压时间为 8 s。结论 基于 Abaqus 软件，构建了 B 柱的热冲压有限元模型，对板材出炉至成形结束阶段进行了数值模拟与分析，在此基础上对 B 柱制件进行了冲压试验，发现制件的质量缺陷明显减少，对制件的指定点进行了面检测，合格率达到了 95.83%，表明了分析结果的可靠性，同时也验证了有限元分析的准确性。
图1 某汽车 B 柱几何模型
图4 模具模型
图5 板材转移后的温度
图9 不同成形速度模拟结果的厚度图
图10 成形结果
图11 各厚度安全区域云图
图12 成形后厚度等值线图和坐标方向
图13 各过渡区 y 向位移量
图14 温度变化对比
图15 保压时间为 3.2 s 时板材温度云图
图16 保压时间为 7.2s 时板材温度云图
图17 板材成形后的应力云图
图18 温度变化云图
图19 变厚板 B 柱产品图
图20 检测点位置
图21 面检测点偏差图
总结：
1）基于 Abaqus 软件，从工艺分析、边界条件设置等方面构建了高强钢变厚板汽车 B 柱的热冲压有限元模型，对成形工艺流程的前两个阶段进行分析，完成了冲压模型的边界条件设置。
2）对板材出炉后至成形阶段开始前的物料转移阶段进行了热分析，得到了板材成形前的温度和应力状态，在此基础上利用单因素法研究了主要工艺参数（冲压速度、摩擦力）对成形结果的影响，认为摩擦因数为 0.35、成形速度为 100 mm/s 时成形效果最好；对板材减薄率、过渡区、组织、应力的变化进行了分析，获得了最优保压时间 8 s，得到的结果对于指导模具设计具有非常重要的意义。
3）在模拟分析的基础上对制件进行了试制，得到的冲压件面检测合格率达 95.83%，验证了有限元分析的准确性。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2023.04.013
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
赵妍洁，高颖，高静娜，刘凯源，张双杰，朱庆齐等.高强钢变厚板汽车 B 柱热成形数值模拟及主要参数分析[J]. 精密成形工程, 2023, 15(4): 112-120.
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