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汽车轻量化最有效的途径是应用超高强度钢零部件，在减轻整车重量的同时提高车体结构的强度和抗冲击性能，目前只有热成形技术能够满足这一要求。热成形技术是将可淬火硼钢板加热至Ac3温度以上并保温一段时间，板料充分奥氏体化后转移到带有冷却系统的热成形模具中进行冲压成形和冷却淬火，通过热成形技术可获得室温下微观组织为板条马氏体的超高强度钢冲压件。目前生产中普遍采用厚度在2mm以下的热成形钢板作为车身结构件，而在汽车底盘厚板部件中还未见应用，若能用4mm厚度的热成形钢板替换重型车辆底盘中6mm以上的低合金热轧钢板，则将显著提高底盘系统的承载能力，同时适度降低底盘结构的重量。本文以4mm厚度的22MnB5为试验材料，通过数值模拟及工艺试验分析厚壁U型件的热成形性能。本文采用Pam-Stamp有限元分析软件分别对厚壁U型件在不同工艺参数下的冲压进程和淬火进程进行了数值模拟。冲压速率数值模拟结果表明，当板料成形初始温度为850℃，模具初始温度为20℃时，冲压速率低于75mm/s会造成板料在合模淬火前发生扩散型相变，冲压速率达到100mm/s时，冲压进程结束时板料最低温度为580℃，合模淬火前无固态相变发生，最高应力值为225MPa，最大应变值为0.15。模具圆角数值模拟结果表明，当凸模圆角半径为3mm时，凹模圆角半径过小会导致侧壁部位马氏体转变不充分，当凹模圆角半径达到11mm时，厚壁U型件成形良好，冲压进程结束时最高应力为256MPa，最大应变值为0.12，淬火进程结束后U型件各部位马氏体转变较为充分，最大减薄率为9.5%。模具间隙数值模拟结果表明，当模具间隙为4.1mm时，淬火进程中侧壁部位发生扩散型相变，U型件合适的模具间隙为4.0mm～4.05mm。保压时间数值模拟结果表明，厚壁U型件的最佳保压时间为9.5s。根据4mm板厚U型件的结构特点，设计热成形模具，采用FLUENT数值模拟软件对模具冷却系统参数进行了优化设计，结合K型热电偶测温试验，确定最佳冷却系统参数为：冷却水道直径8mm，冷却水道间距6mm，冷却水道与模具型面间距离6mm，冷却水流速度大于650mm/s。根据数值模拟确定的厚壁U型件最佳工艺参数进行热成形试验，所获得的各试验件成形精度较高，最大减薄率为6.5%，基本无回弹，U型件各部位微观组织均为板条马氏体，其U型件翼边和底部的马氏体板条束宽度小于侧壁部位，U型件翼边、底部和侧壁的硬度值分别为486.1HV、481.2HV、461.2HV，抗拉强度分别达到了1544.72MPa、1536.48MPa和1511.42MPa。