摘 要

梯度力学性能的超高强度钢汽车安全结构件能够在不损失汽车的安全性能和碰撞性能下使整车重量降低，具有重要科研意义和工程意义。本文针对梯度力学性能汽车B柱加强件热冲压成形工艺进行研究，研究结果可以对汽车部件生产提供一定的参考。主要研究内容如下：

对汽车B柱加强板进行结构分析。将超高强度钢与传统的汽车B柱材料进行对比，根据材料的力学性能在热冲压中的表现进行选材。

在有限元软件AUTOFORM中建立两种均匀力学性能热成形模型进行分析比较。建立梯度力学性能汽车B柱加强板热冲压模型和热冲压仿真，减少减薄率和起皱，避免成形缺陷。

设计B柱加强板热成形工艺优化试验。取板料初始温度、摩擦系数、冲压速度、模具间隙为因素进行五因素三水平的正交试验得出最优的工艺参数组合。

关键词：B柱加强板；梯度力学性能；超高强度钢；热冲压成形工艺；工艺参数

Abstract

Automobile safety structures made of ultra-high strength steels with gradient mechanical properties can lighten the vehicle weight,which have great significance of science and engineering.This paper focus on the hot stamping process of automobile B column reinforcements with gradient mechanical properties,and the research results can work as the reference of automobile parts’ production.And the followings are the main research contents.

The structures of automotive B column reinforced plates are analyzed.Ultra-high strength steels and traditional B column materials are compared,and then the materials are chosen according to the performance of materials’ mechanical properties in the process of hot stamping.

Two kinds of hot forming models with uniform mechanical properties are set up ,analyzed and compared. The hot stamping model and simulation of automobile B column reinforced plates with gradient mechanical properties are set up to reduce the thinning rate and wrinkles and avoid the forming defects.

The optimization experiments of B column reinforced plates are designed.And optimal combination of process parameters are gained by doing orthogonal experiments of several levels and several factors that consist of sheet metals’ initial temperature, friction coefficient, stamping speed and die clearance .

Key Words：B column reinforcements;gradient mechanical properties;ultra-high strength steels;hot stamping process;process parameters

目 录

第1章 绪论

1.1 引言 1

1.2 国内外研究现状与存在的问题 1

1.3 选题的目的及意义 3

1.4 选题的主要研究内容 3

1.5 拟采用的技术方案 4

第2章 B柱加强板结构与材料性能分析

2.1 引言 5

2.2 B柱总成功能分析 5

2.3 B柱加强板结构分析 7

2.4 B柱加强板材料性能分析 7

2.5 本章小结 12

第3章 B柱加强板热冲压有限元建模

3.1 引言 13

3.2 AUTOFORM有限元软件介绍 13

3.3 均匀力学性能B柱加强板热冲压有限元建模与结果分析 14

3.3.1 两种方案的有限元模型 14

3.3.2 两种方案有限元结果对比与分析 22

3.4 梯度力学性能B柱加强板热冲压有限元建模与结果分析 23

3.4.1 梯度力学性能B柱加强板热冲压建模 23

3.4.2 模拟结果分析 25

3.5 本章小结 26

第4章 第四章基于数值模拟的梯度力学性能汽车B柱热成形冲压工艺优化

4.1 引言 28

4.2 影响成形质量的因素分析 28

4.3 正交试验方案 34

4.4 试验结果分析 39

4.4.1 正交试验均值极差分析 40

4.4.2 正交试验方差分析 41

4.4.3 正交试验矩阵分析 44

4.5本章小结 45

第5章 结论与展望

5.1 结论 48

5.2 展望 48

参考文献 49

致谢 51

第一章 绪论

1.1 引言

20世纪70年代的两次石油危机和80年代中期以后人们对保护地球环境和赖以生存的自然环境提出的更高要求，共同促进汽车工业提高了在燃油经济性和尾气排放方面的重视。使其在汽车设计制造中成为一个重要的课题，并且出台了一些相关的法律以及制定一些标准来衡量汽车的优劣，尤其是在汽车数量逐渐庞大的今天对汽车尾气排放的关注变得更为显著。如何将汽车在不损失其安全性能的前提下，减少燃油的消耗和尾气排放成为当今汽车工业所面临的重大问题。随之汽车轻量化和安全性能受到了越来越多人们的关注，实现车身轻量化的重要手段之一为采用车身轻量化材料。现今汽车制造中使用的材料种类多样，主要有高强度钢、超高强度钢、镁铝合金和非金属材料。在众多的材料中，超高强度钢在热冲压成形中表现优异，重量轻还能保证非常高的强度。在汽车碰撞结构件中发挥了重要作用，成为实现汽车轻量化和保证安全性能的重要材料。使用超高强度钢板来制造汽车的结构件以及覆盖件可以满足碰撞要求，车身重量和汽车燃油消耗得到了很大的改善，不仅保护了环境，也使汽车工业对钢铁的利用率提高，减少了材料的浪费。

1.2国内外研究现状与存在的问题