“车辆数字化与轻量化学术著作丛书”序

前言

第1章金属板材冲压成形基础

第2章热冲压技术及主要装备

第3章高强度钢热冲压成形的工艺性能

第4章高强钢板热冲压成形力学理论与本构方程

第5章晶体温热变形微观本构积分算法

第6章高强度钢板热冲压过程传热行为

第7章热冲压高强度钢板的成形性能

第8章高强钢板热冲压有限元仿真算法

第9章热冲压零部件的车身轻量化应用

第10章热冲压模具优化设计与制造

本书是将热冲压先进制造技术进行了实质性融合的著作，包含试验、理论、方法和工业应用，全面系统地介绍热冲压先进制造技术的发展现状、设备基础和工艺原理。以热冲压高强度钢为逻辑主线，用较大篇幅阐述了热-力-相多物理场耦合相关理论知识、有限元仿真技术和热冲压产品在汽车轻量化中的实际工程应用，全面翔实地论证金属板材温热冲压成形技术的理论背景和在汽车零部件领域的重要工程意义。本书相关研究成果已在国内外期刊发表，应用研究成果已在日本神户制钢和我国吉林伟孚特轻量化技术公司等相关单位得到成功应用和产业化示范。

1.先进制造技术涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，它的目的是提高制造业的综合经济效益和社会效益，是面向工业应用的技术。

2.先进制造技术强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流，是生产过程的系统工程。

3.先进制造技术的最新发展阶段保持了过去制造技术的有效要素，同时吸收各种高新技术成果，渗透到产品生产的所有领域及其全部过程，从而形成了一个完整的技术群，具有面向21世纪新的技术领域。

1993年，美国政府批准了由联邦科学、工程与技术协调委员会（FCCSET）主持实施的先进制造技术计划（Advanced Manufacturing Technology－AMT）计划

先进制造技术计划（Advanced Manufacturing Technology－AMT）是美国根据本国制造业面临的挑战和机遇，为增强制造业的竞争力和促进国家经济增长，首先提出了先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology）的概念。此后，欧洲各国、日本以及亚洲新兴工业化国家如韩国等也相继作出响应。

热冲压零件外形和工序设计

采用冷冲压工艺的零件，其外形设计自由度相对较大，并可以通过3-5道工序来成形所需外形、尺寸的零件。钢板热冲压原则上只能一道冲压成形，因此零件的外形设计要充分考虑其工艺特点。对于冲压深度很深、成形难度很大的中通道类零件，可以先采用冷冲压进行预成形，然后再进行热冲压，但设备投资和零件价格会相对较高。

热冲压热冲压模具

与冷冲压模具及传统意义上的热冲压模具不同，钢板热冲压新技术所需的模具具有其特殊性，核心技术体现在：

1.由于车身冲压件装配精度要求较高，模具型面设计时，需要考虑钢板的热胀冷缩效应，并采取有效补偿方案，同时模具型面不能设计冷冲压模具中常用的拉深筋；

2.冷却水的流动方式等；

3.基于加工工艺性，特别是钻孔工艺性的模具分块及其精密装配技术；

4.模具冷却水泄漏的有效解决方案。

全球范围内能成功设计、制造钢板热冲压模具的厂家不超过20家，而且实行严格的技术保护和封锁。国内能够接触到这类模具内部结构的人极少，不具备这类模具的设计能力。国内仅有的4条钢板热冲压产线所使用的热冲压模具全部从国外进口，价格昂贵。

热冲压毛坯定位

对冷冲压而言，常常采用定位销对毛坯进行定位。对热冲压来说，热态毛坯在重力作用下的变形挠度很大。为最大限度避免毛坯在冲压之前过早地与模具表面接触以减小温降、提高热冲压成形性，需要设计专门的支撑机构来支撑毛坯。

热冲压钢板热冲压CAE分析

钢板热冲压新技术领域的CAE分析可以拆分为热冲压过程分析（预测零件的热冲压可制造性）、保压淬火过程分析（预测零件的组织和力学性能）和回弹分析（预测零件的成形精度）。在这一领域各厂家也分别以企业技术秘密（KNOW-HOW）的形式，实行严格的技术保护和封锁，见诸报道的都是分析的结果，而不是过程。在冲压过程的CAE分析中，需要准确的材料性能参数，如弹性模量、泊松比、高温状态下的应力应变关系和钢板摩擦特性等，这些参数和冷冲压状况是完全不同的。

热冲压热冲压工艺的优化设计

热冲压零件的影响因素众多，毛坯形状、加热温度、炉内保温时间、钢板开始冲压的温度、冲压速度、保压时间、冷却速度等因素都会对零件热冲压的成形性和成形质量产生直接影响 。