專利名稱：一種基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬壓力加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁及其制造方法。
背景技術(shù)：
汽車輕量化已成為當今汽車制造業(yè)發(fā)展的主潮流。近年來隨著節(jié)能減排要求的日益迫切和輕量化技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車制造領(lǐng)域出現(xiàn)了越來越多的大膨脹率空心結(jié)構(gòu)件。 膨脹率是指從原始管材周長成為零件最大橫截面周長的變化率，該參數(shù)是衡量管材內(nèi)高壓成形難度的一個重要指標。內(nèi)高壓成形技術(shù)是利用充入以管材作為坯料的腔體內(nèi)部且具有一定壓力的液體介質(zhì)作為凸模，在液體壓力及管坯兩端所施加的軸向力共同作用下，該管坯將發(fā)生變形，從而貼合在模具型腔上，由此得到所需幾何形狀的零件。利用該技術(shù)成形的零件具有整體性好、壁厚均勻、強度與剛度高、無大量焊縫、質(zhì)量輕、動態(tài)響應特性優(yōu)良、疲勞強度高、碰撞性能優(yōu)越等特點。汽車縱梁主要分為整體式和三段式兩種結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的汽車縱梁通常多采用沖鍛零件焊接而制成，由于這種方法制成的零件應力集中現(xiàn)象較為明顯，并且存在著大量的焊縫和加工殘余量，因此大大地增加了整車的重量。若采用內(nèi)高壓成形技術(shù)成形汽車縱梁，不僅能極大地減輕整車重量，而且還能提高汽車縱梁的精度和力學性能，所以目前國外的某些高端車，比如路虎、發(fā)現(xiàn)者4和沃爾沃等汽車的縱梁均采用內(nèi)高壓成形方法制成。但是，雖然這些內(nèi)高壓成形法制成的縱梁能很好地滿足設(shè)計要求，但缺點是這些縱梁上各段截面的慣性矩沒有隨縱梁所受的彎矩而變化，而多是采用相似截面結(jié)構(gòu)，即為了保證其剛度，整個縱梁的壁厚全部相同，這樣縱梁兩端的壁厚就會過大，因此出現(xiàn)材料浪費嚴重，成形零件剛度過高、動態(tài)響應特性不佳等問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，因此材料用量少的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁及其制造方法。為了達到上述目的，本發(fā)明提供的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁由管件和加強件組成；其中管件為整體式管狀結(jié)構(gòu)，用于保證汽車縱梁各部分配合尺寸的要求；加強件的截面呈凹槽狀或長方形，固定在管件的中部外表面上，用于增加管件的剛度和強度。本發(fā)明提供的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁制造方法包括按順序進行的下列步驟1)以管材作為坯料采用壓彎或數(shù)控繞彎工藝制成管件的預成形坯；2)將上述管件的預成型坯采用內(nèi)高壓成形方法制成管件；3)以板材作為坯料采用沖壓工藝制成截面呈凹槽狀的加強件，或以管材作為坯料采用內(nèi)高壓成形方法制成截面呈長方形的加強件；
4)將加強件放置在管件的中部外表面上，如果加強件的截面呈凹槽狀，使其側(cè)面上的開口貼合在管件上，如果加強件的截面呈長方形，使其一長邊所在的側(cè)面貼合在管件上，然后采用搭接、對接、膠接或榫接方法將兩者固連即可制成所述的汽車縱梁。本發(fā)明提供的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁由前段管件、前段加強件、中段管件、后段管件和后段加強件組成；其中前段管件、中段管件和后段管件均為整體式管狀結(jié)構(gòu)；前段加強件和后段加強件的截面呈凹槽狀或長方形，并且分別固定在前段管件和后段管件的一端外表面上，用于增加前段管件和后段管件的剛度和強度；前段管件和前段加強件的結(jié)合端插入在中段管件的一端內(nèi)部，后段管件和后段加強件的結(jié)合端插入在中段管件的另一端內(nèi)部。所述的前段管件上與前段加強件結(jié)合的端部具有等直段；后段管件上與后段加強件結(jié)合的端部具有等直段；中段管件上與前段加強件和后段加強件結(jié)合的兩端部分別具有等直段，以便于相互之間的配合。本發(fā)明提供的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁制造方法包括按順序進行的下列步驟1)以管材作為坯料采用壓彎或數(shù)控繞彎工藝分別制成前段管件、中段管件和后段管件的預成形坯；2)將上述前段管件、中段管件和后段管件的預成形坯分別采用內(nèi)高壓成形方法制成前段管件、中段管件和后段管件；3)以板材作為坯料采用沖壓工藝制成截面呈凹槽狀的前段加強件和后段加強件， 或以管材作為坯料采用內(nèi)高壓成形方法制成截面呈長方形的前段加強件和后段加強件；4)將前段加強件放置在前段管件的一端外表面上，如果前段加強件的截面呈凹槽狀，使其側(cè)面上的開口貼合在前段管件上，如果前段加強件的截面呈長方形，使其一長邊所在的側(cè)面貼合在前段管件上，然后采用搭接、對接、膠接或榫接方法將兩者固連；5)將后段加強件放置在后段管件的一端外表面上，如果后段加強件的截面呈凹槽狀，使其側(cè)面上的開口貼合在后段管件上，如果后段加強件的截面呈長方形，使其一長邊所在的側(cè)面貼合在后段管件上，然后采用搭接、對接、膠接或榫接方法將兩者固連；6)將前段管件和前段加強件的結(jié)合端插入在中段管件的一端內(nèi)部，然后將后段管件和后段加強件的結(jié)合端插入在中段管件的另一端內(nèi)部；7)將上述前段管件、中段管件和后段管件的長度之和調(diào)整至縱梁的總長度，然后用夾具固定好所有的部件，最后焊接前段管件、前段加強件和中段管件以及后段管件、后段加強件和中段管件的連接處即可制成所述的汽車縱梁。本發(fā)明提供的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁及其制造方法是將利用內(nèi)高壓成形方法制成的管件作為縱梁的主體部件，同時在主體部件的外部設(shè)置用于增加管件剛度和強度的加強件，這樣就可以在保持縱梁剛度和強度滿足要求的前提下盡可能采用較薄的壁厚， 因此不僅能夠大幅度降低材料的用量，降低生產(chǎn)成本，而且不會過多增加部件的數(shù)量。另外，本汽車縱梁還具有整體性好、壁厚均勻、強度與剛度高、無大量焊縫、質(zhì)量輕、動態(tài)響應特性優(yōu)良、疲勞強度高、碰撞性能優(yōu)越等優(yōu)點。


圖1為第一實施例中本發(fā)明提供的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為第二實施例中本發(fā)明提供的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁前段結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為第二實施例中本發(fā)明提供的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁總體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁及其制造方法進行詳細說明。實施例1 如圖1所示，本實施例提供的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁由管件Al和加強件A2 組成；其中管件Al為整體式管狀結(jié)構(gòu)，用于保證汽車縱梁各部分配合尺寸的要求；加強件 A2的截面呈凹槽狀或長方形，固定在管件Al的中部外表面上，用于增加管件Al的剛度和強度。本實施例提供的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁制造方法包括按順序進行的下列步驟1)以管材作為坯料采用壓彎或數(shù)控繞彎工藝制成管件Al的預成形坯；
2)將上述管件Al的預成型坯采用內(nèi)高壓成形方法制成管件Al ；3)以板材作為坯料采用沖壓工藝制成截面呈凹槽狀的加強件A2，或以管材作為坯料采用內(nèi)高壓成形方法制成截面呈長方形的加強件A2 ；4)將加強件A2放置在管件Al的中部外表面上，如果加強件A2的截面呈凹槽狀， 使其側(cè)面上的開口貼合在管件Al上，如果加強件A2的截面呈長方形，使其一長邊所在的側(cè)面貼合在管件Al上，然后采用焊接、膠接或榫接方法將兩者固連即可制成所述的汽車縱
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TTC。實施例2 如圖2-圖3所示，本實施例提供的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁由前段管件Bi、前段加強件B2、中段管件B3、后段管件B4和后段加強件B5組成；其中前段管件Bi、中段管件 B3和后段管件B4均為整體式管狀結(jié)構(gòu)；前段加強件B2和后段加強件B5的截面呈凹槽狀或長方形，并且分別固定在前段管件Bl和后段管件B4的一端外表面上，用于增加前段管件 Bl和后段管件B4的剛度和強度；前段管件Bl和前段加強件B2的結(jié)合端插入在中段管件 B3的一端內(nèi)部，后段管件B4和后段加強件B5的結(jié)合端插入在中段管件B3的另一端內(nèi)部。所述的前段管件Bl上與前段加強件B2結(jié)合的端部具有等直段Bl-I ；后段管件B4 上與后段加強件B5結(jié)合的端部具有等直段B4-1 ；中段管件B3上與前段加強件B2和后段加強件B5結(jié)合的兩端部分別具有等直段B3-1和B3-2，以便于相互之間的配合。本實施例提供的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁制造方法包括按順序進行的下列步驟1)以管材作為坯料采用壓彎或數(shù)控繞彎工藝分別制成前段管件Bi、中段管件B3 和后段管件B4的預成形坯；2)將上述前段管件Bi、中段管件B3和后段管件B4的預成形坯分別采用內(nèi)高壓成形方法制成前段管件Bi、中段管件B3和后段管件B4 ；3)以板材作為坯料采用沖壓工藝制成截面呈凹槽狀的前段加強件B2和后段加強件B5，或以管材作為坯料采用內(nèi)高壓成形方法制成截面呈長方形的前段加強件B2和后段加強件B5 ；4)將前段加強件B2放置在前段管件Bl的一端外表面上，如果前段加強件B2的截面呈凹槽狀，使其側(cè)面上的開口貼合在前段管件Bl上，如果前段加強件B2的截面呈長方形，使其一長邊所在的側(cè)面貼合在前段管件Bl上，然后采用搭接、對接、膠接或榫接方法將兩者固連；5)將后段加強件B5放置在后段管件B4的一端外表面上，如果后段加強件B5的截面呈凹槽狀，使其側(cè)面上的開口貼合在后段管件B4上，如果后段加強件B5的截面呈長方形，使其一長邊所在的側(cè)面貼合在后段管件B4上，然后采用搭接、對接、膠接或榫接方法將兩者固連；6)將前段管件Bl和前段加強件B2的結(jié)合端插入在中段管件B3的一端內(nèi)部，然后將后段管件B4和后段加強件B5的結(jié)合端插入在中段管件B3的另一端內(nèi)部；7)將上述前段管件Bi、中段管件B3和后段管件B4的長度之和調(diào)整至縱梁的總長度，然后用夾具固定好所有的部件，最后焊接前段管件Bi、前段加強件B2和中段管件B3以及后段管件B4、后段加強件B5和中段管件B3的連接處即可制成所述的汽車縱梁。
權(quán)利要求
1.一種基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁，其特征在于所述的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁由管件(Al)和加強件(A2)組成；其中管件(Al)為整體式管狀結(jié)構(gòu)，用于保證汽車縱梁各部分配合尺寸的要求；加強件m的截面呈凹槽狀或長方形，固定在管件(Al)的中部外表面上，用于增加管件(Al)的剛度和強度。
2.一種如權(quán)利要求1所述的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁制造方法，其特征在于所述的制造方法包括按順序進行的下列步驟1)以管材作為坯料采用壓彎或數(shù)控繞彎工藝制成管件(Al)的預成形坯；2)將上述管件(Al)的預成型坯采用內(nèi)高壓成形方法制成管件(Al)；3)以板材作為坯料采用沖壓工藝制成截面呈凹槽狀的加強件(A》，或以管材作為坯料采用內(nèi)高壓成形方法制成截面呈長方形的加強件(A2)；4)將加強件m放置在管件(α )的中部外表面上，如果加強件m的截面呈凹槽狀，使其側(cè)面上的開口貼合在管件(α )上，如果加強件m的截面呈長方形，使其一長邊所在的側(cè)面貼合在管件(Al)上，然后采用搭接、對接、膠接或榫接方法將兩者固連即可制成所述的汽車縱梁。
3.一種基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁，其特征在于所述的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁由前段管件(Bi)、前段加強件(B2)、中段管件(B3)、后段管件(B4)和后段加強件(B5)組成；其中前段管件(Bi)、中段管件(Β； )和后段管件(B4)均為整體式管狀結(jié)構(gòu)；前段加強件 (B2)和后段加強件(BQ的截面呈凹槽狀或長方形，并且分別固定在前段管件(Bi)和后段管件(B4)的一端外表面上，用于增加前段管件(Bi)和后段管件(B4)的剛度和強度；前段管件(Bi)和前段加強件(B》的結(jié)合端插入在中段管件(Β； )的一端內(nèi)部，后段管件(B4) 和后段加強件(BO的結(jié)合端插入在中段管件(Β； )的另一端內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁，其特征在于所述的前段管件 (Bi)上與前段加強件(B》結(jié)合的端部具有等直段(Bl-I)；后段管件(B4)上與后段加強件 (B5)結(jié)合的端部具有等直段(B4-1)；中段管件(Β； )上與前段加強件(B》和后段加強件 (B5)結(jié)合的兩端部分別具有等直段(Β3-1，Β3-2)，以便于相互之間的配合。
5.一種如權(quán)利要求3所述的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁制造方法，其特征在于所述的制造方法包括按順序進行的下列步驟1)以管材作為坯料采用壓彎或數(shù)控繞彎工藝分別制成前段管件(Bi)、中段管件(B3) 和后段管件(B4)的預成形坯；2)將上述前段管件(Bi)、中段管件(Β； )和后段管件(B4)的預成形坯分別采用內(nèi)高壓成形方法制成前段管件(Bi)、中段管件(Β； )和后段管件(B4)；3)以板材作為坯料采用沖壓工藝制成截面呈凹槽狀的前段加強件(B》和后段加強件 (B5)，或以管材作為坯料采用內(nèi)高壓成形方法制成截面呈長方形的前段加強件(B》和后段加強件(B5)；4)將前段加強件(B》放置在前段管件(Bi)的一端外表面上，如果前段加強件(B2)的截面呈凹槽狀，使其側(cè)面上的開口貼合在前段管件(Bi)上，如果前段加強件(B》的截面呈長方形，使其一長邊所在的側(cè)面貼合在前段管件(Bi)上，然后采用搭接、對接、膠接或榫接方法將兩者固連；5)將后段加強件(BQ放置在后段管件(B4)的一端外表面上，如果后段加強件(B5)的截面呈凹槽狀，使其側(cè)面上的開口貼合在后段管件(B4)上，如果后段加強件(BQ的截面呈長方形，使其一長邊所在的側(cè)面貼合在后段管件(B4)上，然后采用搭接、對接、膠接或榫接方法將兩者固連；6)將前段管件(Bi)和前段加強件(B》的結(jié)合端插入在中段管件(Β； )的一端內(nèi)部，然后將后段管件(B4)和后段加強件(BQ的結(jié)合端插入在中段管件(Β； )的另一端內(nèi)部；7)將上述前段管件(Bi)、中段管件(Β； )和后段管件(B4)的長度之和調(diào)整至縱梁的總長度，然后用夾具固定好所有的部件，最后焊接前段管件(Bi)、前段加強件(B》和中段管件(Β； )以及后段管件(B4)、后段加強件(BQ和中段管件(Β； )的連接處即可制成所述的汽車縱梁。
全文摘要
一種基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁及其制造方法。汽車縱梁由管件和加強件組成；其中管件為整體式管狀結(jié)構(gòu)；加強件截面呈凹槽狀或長方形，固定在管件的中部外表面上，用于增加管件的剛度和強度。本發(fā)明的基于內(nèi)高壓成形的汽車縱梁及其制造方法是將利用內(nèi)高壓成形方法制成的管件作為縱梁的主體部件，同時在主體部件的外部設(shè)置用于增加管件剛度和強度的加強件，這樣就可以在保持縱梁剛度和強度滿足要求的前提下盡可能采用較薄的壁厚，因此不僅能夠大幅度降低材料的用量，降低生產(chǎn)成本，而且不會過多增加部件的數(shù)量。另外，本汽車縱梁還具有整體性好、壁厚均勻、強度與剛度高、無大量焊縫、質(zhì)量輕、動態(tài)響應特性優(yōu)良、疲勞強度高、碰撞性能優(yōu)越等優(yōu)點。
文檔編號B21D53/88GK102267490SQ20111011396
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者李慧麗, 程鵬志, 許諾, 謝亞蘇, 郎利輝, 閆抒田 申請人:北京航空航天大學