基于环保和节能的考虑，整车轻量化已经成为汽车行业发展的趋势和潮流。轻量化是指在保证汽车安全性能要求的前提下，尽可能地降低汽车的重量，比如整车重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%;从而达到提高汽车的动力性、经济性，减少燃料消耗，降低排气污染。考虑该新能源车要满足18版CNCAP 5星要求，B柱总成使用铝板和型材结构，难以满足侧碰要求，选择使用热成型件总成，来满足相关目标要求。目前传统车身安全件普遍采用1000～1500 MPa级的超高强零件，但是高强度钢板强度越高，成形性越差，尤其是当钢板强度达到1200MPa时，常规的冷冲压成形工艺几乎无法成形。热成型技术的采用可以很好地解决超高强零件的成型问题。
使用热成型B柱结构，要解决和铝骨架车身的连接，同时通过CAE碰撞分析，来完善和解决热成型B柱的目标达成问题。
1 热成型技术发展历程
19世纪中期，瑞典SSAB公司研发出了第一代热轧与冷轧含硼钢;20世纪70年代，热成型工艺首先在瑞典得到开发并取得专利。
瑞典SSAB 汽车公司在1984 年成为第一家采用硬化硼钢板的汽车制造商，生产出第一件热成型汽车零件——客车门内防撞梁。随后，这一技术相继应用于保险杠横梁、A柱和B柱加强件以及底盘组件等，但是由于加工缓慢，且价格高，应用热成型技术生产的零件种类非常有限，只被原始设备制造商所接受。
80年代中期之后，热成型技术进入高速发展阶段，当时有3 家公司可提供零件;1991 年，热成型保险杠横梁用于福特汽车;全球生产的热成型零件数量从1987年的3百万件增加到1997年的8百万件。从2000年起，更多热成型零件被用在汽车上，而且年产件量在2007 年上升到约1.07 亿件。2013年，约80%的白车身骨架类零件均可由热冲压技术加工，产量超过3亿件。
目前，全世界热成型生产线已超过200 条，Benteler 拥有其中近40%，是世界上最主要的热成型零件供应商，GESTAMP 是世界上首个提供热成型件的厂家，其客户主要集中在欧洲车系，COSMA也是主要的热成型供应商之一。国内热成型零部件企业近年发展突飞猛进，建成（含在建）的生产线有50多条，其中比较著名的是上海宝钢、上海赛科利、屹丰集团、凌云吉恩斯等。
2 热成型技术概述
目前，热成型分为直接热冲压和间接热冲压。在直接热冲压中，半成品先被加热，再转移到闭式模具内成型和淬火;间接热冲压主要使用预成型冷模，对形状较为复杂或拉延较深的零件先进行一次冷冲预成型，之后与直接热冲压工艺基本相同，如中通道等零件。热成形钢板经过900°C以上高温加热一体成形，通过模具内部冷却水道的冷却，使钢板屈服强度达到900-1200Mpa。热成型零件具有较好的材料性能，加热后钢板材料拉延性好，零件翻边反弹小，可以实现复杂状态下的零件成型。热成型零件应用到车身设计中，可以大幅度提高总成系统安全性能，大幅度降低重量。满足行业严格的CNCAP碰撞安全性要求。
热成型钢板为超高强度车身材料，具有极高的机械安全性。而热成型钢板则主要应用于前、后保险杠骨架以及A柱、B柱等重点部位，在发生撞击时，尤其在正面和侧面撞击时，可有效减少驾驶舱变形，保护驾乘人员的安全。当前各大乘用车主机厂在乘用车的这些相关位置，都不同程度采用了热成型技术。
3 B柱的整體结构
B 柱零件应尽量采用规则的形状设计，降低不对称度，B柱的截面形状应该尽量简单对称。对称度较差的零件设计，会导致坯料难以定位。在成形过程中，坯料还可能会产生转动，模具与坯料接触状态差，甚至影响材料的流动和淬火冷却。
车身B柱一般包括B柱加强板，铰链加强板，B柱内板等几个零件组成。B柱抗侧碰性能关键取决于加强板的截面尺寸、材料性能、材料料厚等因素。B柱内板只是作为封闭截面内部的支撑和弥补作用。根据C-NCAP规则，CAE分析和实车测试时，在B柱内板不同部位取点，用于量取侵入量和侵入速度。
3.1 结构方案描述
总布置上下方便性要求，目前的门槛与18版侧面碰撞壁的重叠量为零（侧面碰撞壁下边沿与门槛上边沿距离为11mm），侧碰力全部由门及B柱承受，B柱只有采用热成型高强板材料才具备满足碰撞安全的可行能。
结构特点：1、侧碰主要受力结构;2、后车门铰链、限位器安装点;3、前车门锁扣安装点;4、前排安全带卷收器安装点;5、前后车门玻璃升降空间问题决定B柱上窄下宽。
B柱加强板采用热成型钢，内板采用高强钢板，点焊连接后电泳处理。B柱总成与顶边梁单面贴合，与门槛梁外侧面及止口配合。 B柱、B柱连接板与型材连接工艺为哈克铆钉连接，同时钢板与铝型材间增加结构胶，用于增加连接强度与钢板防锈。
3.2 B柱总成工艺路线
B柱内外板焊接为总成电泳完成后供货给分总成供应商。分总成供应商将B柱连接到侧围总成后供货给主机厂。
3.3 B柱上下端与铝车身连接方式
4 CAE仿真
4.2 第一轮CAE分析结果
从相关碰撞变形对比图来看，风险点集中在以下两个结构区域：（1）B柱中部结构截面处的刚度偏弱，在移动壁障的冲击下发生明显溃缩变形;（2）前车门防撞板中部弯折幅度较大，导致车门靠近假人侧侵入量偏大。
侧面碰撞存在的问题主要是B柱区域刚度匹配不合理，导致B柱中段弯折变形，需要对B柱区域重新匹配刚度，进行优化。
5 改进措施
提升B柱内板的材料强度，将其材料牌号提升至HC420/ 780DP;增加B柱外板厚度，将其厚度改为1.4mm;增加B柱外板加强板。目的是提高B柱整体刚度，减小B柱及前后车门入侵量。
6 第二轮分析结果
通过改进B柱总成材料料厚，提高热成型件B柱外板料厚1.2mm到1.4mm。B柱内板材料HC340/590DP到HC420/ 780DP。增加B柱外板加强板，HC420/780DP，1.6mm。侧碰CAE分析侵入量基本达到目标值，达到初期产品设定。
7 结论
（1）汽车安全和轻量化要求是产品设计的两个关键需求，二者存在一定的相互制约关系。通过设计阶段有限元模拟分析，可以对设计人员提供理论分析依据，通过多款车型试制验证分析对标，设定早期分析目标设定，通过CAE分析手段来满足结构达成。
（2）通过描述使用热成型材料B柱外板，以及普通材料加强板和内板的传统结构B柱总成，通过铆接加结构胶连接方式，和全铝车身部分，连接形成混合车身骨架总成。
（3）热成型B柱在铝车身中提高了对汽车防撞级别的要求，这些部件的强度级别更是关系到整车的安全星级。采用热冲压工艺后，尤其是轿车车身所用高强度或超高强度钢板的厚度可以降低，同时由于部件的强度得到大幅度提高，并在同等条件下提高了车身的防撞安全性。
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