摘要：汽车热冲压技术是专门针对高强度钢板成型而提出的工艺，使用该工艺可以得到冲压强度在1500Mpa以上的冲压件，且得到的零件尺寸精度高，无回弹，材料的成型性能好，能一次冲压成型得到复杂的冲压件。热冲压成型工艺一般是将高强度钢板加热到再结晶温度以上，完全奥氏体化之后再进行冲压成形，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。
关键词：汽车；热冲压；数字化
1、数字化铸造工艺路线
快速成型技术可以加工制作各种形状的实体，将快速成型技术应用在汽车热冲压模具的加工制作，利用快速成型技术可以制作出铸造工艺中难以制作的随形水道砂芯，且砂芯为整体芯，可以极大的提高热冲压模具的成型成功率。在汽车热冲压模具的数字化铸造工艺路线中，首先对模具进行铸造方案设计，此部分包括铸件分析、浇冒口设计以及分型设计；将得到分型各部分进行切片处理得到加工数据，将加工数据传输到快速成型设备中进行加工制作得到相应的砂型（芯）；对砂型（芯）进行铸造前处理，将各部分按照分型设计组合后进行浇注试验：其中在各个加工制造过程中，使用三维扫描仪对各部分得到的产品，包括砂型（芯）以及最后得到的铸坯进行扫描，然后进行精度评价。
2、快速成型
快速成型技术（Rapid Protolyping）起源于上个世纪八十年代。是一项融台CAD/CAM，激光，新材料以及伺服驱动等多种技术的新型制造技术。快速成型技术的
基本原理是“分层制造，逐层叠加” ，成型过程首先将三维数字模型分成很薄的层：然后根据每一层的轮廓，利用计算机数控方法一层层加工；最后将加工的层依次堆积起来得到零件。快速成型技术又称为增材制造，可以制作加工任意复杂程度的零部件。传统加工方式制造周期长，成本高，不能适应多变的市场环境下的客户定制化需求。而快速成型技术不需要生产线投资；能够更有效率地制造任意复杂形状的零件，不需要模具：特别适用于快速单件，小批量生产。
3、铸造以及铸造数值模拟技术
铸造的定义为：熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法。铸造是一项具有6000年历史的传统技术，铸造技术的发展推动着人类文明的进步。铸造主要分为砂型铸造与特种铸造两大类，特种铸造又分为压力铸造、消失模铸造、金属铸造等。砂型铸造以型砂为造型材料，将液态金属浇注在型腔内得到铸件。特种铸造通过改变铸型的造型工艺与造型材料，对铸造充型过程进行一定控制来提升铸件的质量。
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关于铸造的研究内容主要有二铸型的制作，铸造材料的选择以及铸造工艺的设计。铸型质量的好坏直接关系到铸件的质量，铸型一般有砂型砂芯，它们组合后得到铸件浇注所需要的阴模。一般在型砂中添加粘结剂，粘土以及树脂等来提高砂型砂芯的强度，在砂型砂芯中涂覆高温性能良好的涂料改善铸件的表面质量。材料的选择研究是铸造研究的另一个热点，常用的浇注材料有铁合金，铝合金以及铜合金等，在航空航天领域， 钛合金为代表的轻质合金也是铸造材料研究的热点。
铸造工艺的设计是铸造生产的核心，是能否生产优质铸件的关键。铸造工艺研究包括浇注方案的确定，铸造工艺参数的选择调整，铸造工艺设备的选择以及铸造缺陷分析与质量检测等各个方面。其中金属液充型过程中液面的变化状态及凝固温度场的控制是获得高质量铸件的关键所在以及研究热点。传统铸造中，铸造工艺的设计与优化总是依靠铸造从业技术人员的经验以及从对多次浇注结果的分析总结。对于复杂的铸件，需要付出很大的成本才有可能得到高质量的合格铸件。而铸造数值模拟技术的出现并与实际铸造生产相结合，极大的缩短了铸造工艺设计优化的时间周期，降低了 新产品的开发成本，减少不必要的重复性劳动。
铸造数值模拟涉及铸造理论、凝固理论、传热学、工程力学、数值分析、计算机图形学多个学科。铸造数值模拟技术主要目的是通过计算，推测出可能出现的铸造结果，对铸造设计进行校核与优化。铸造数值模拟过程包括前处理、工艺设计、校核检验以及后处理四个部分。前处理过程为铸件的CAD数据输入；工艺设计过程为铸件浇注系统设计，冒口设计，冷铁的添加等过程：校核检验过程是将设计的结果可视化输出，对模拟计算结果进行分析，比如温度场，流动过程、铸造应力以及缩松缩孔等结果的分析，判断是否存在铸造缺陷；后处理为输出工艺技术文档，包括铸造温度，铸造时间的控制，为实际铸造提供技术支持。
结语：高强度钢板代替传统钢板可以减少车身重量并且提高碰撞安全性，实现汽车轻量化。与传统钢板不同，高强度钢板的成型需要内部带有随形冷却水道的热冲压模具来保证零件的成型性要求以及良好的机械性能。内部随形冷却水道的成功成型，是热冲压模具制造的重点以及难点。目前提出的冷却水道成型方法有钻孔法，镶拼法，铸造预埋法以及陶瓷芯工艺等，这些工艺各自都有鲜明的特点，但是在实际生产中都存在一些缺陷。
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论文作者:张超
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第8期
论文发表时间:2019/7/18
标签：工艺论文; 铸件论文; 砂型论文; 铸型论文; 技术论文; 快速论文; 数值论文; 《工程管理前沿》2019年第8期论文;