本發(fā)明屬于汽車零部件設(shè)計和制造領(lǐng)域，特別涉及一種連續(xù)變厚度汽車前縱梁內(nèi)板及其制造方法。

背景技術(shù)：

汽車前縱梁內(nèi)板大多為一根細長的縱梁，前端通過螺栓與前保險杠吸能盒連接，后端通過點焊與汽車中地板連接，并且貫穿發(fā)動機艙及駕駛艙，是汽車正面碰撞時的主要傳力及吸能零件。對此，要求此縱梁前部需要具有一定的潰縮吸能效果，中部具有良好的傳力效果，后部為了輕量化需求盡可能多的降低重量。

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，節(jié)能環(huán)保、減重成為汽車主機廠和用戶關(guān)心的主題，汽車輕量化是節(jié)能環(huán)保的重要措施，是目前汽車技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。在汽車前縱梁內(nèi)板上如何實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化，同時保證其結(jié)構(gòu)剛性和碰撞安全性成為設(shè)計人員需要攻克的難題。

目前汽車前縱梁內(nèi)板結(jié)構(gòu)，如圖1所示，其由三種不同厚度的板料通過激光焊接成毛坯，然后由壓力機沖壓成形，采用拼焊板可以在同一零件上實現(xiàn)不同的厚度，使零件在不同的位置具有不同的局部載荷，進而在滿足強度的要求下顯著降低產(chǎn)品重量，但由于采用了激光焊接工序，焊縫處存在熱變形及硬化，并且板料間的厚度變化為突變，不利于產(chǎn)品沖壓成形及潰縮吸能，并且產(chǎn)品廢品率及加工成本較高。

根據(jù)前縱梁內(nèi)板在承載正碰、側(cè)碰和翻滾時的受力特點，重點考慮碰撞時的逐級壓潰的特性，如何進行有效設(shè)計，解決現(xiàn)有激光拼焊前縱梁內(nèi)板在汽車發(fā)生碰撞時由于板料厚度突變及焊接熱變形硬化不能有效吸收沖擊能量的問題成為本發(fā)明需要考慮的核心。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)變厚度前縱梁內(nèi)板及其制造方法，通過零件沿著車身Y軸方向連續(xù)厚度變化設(shè)計，從而達到不影響零件輕量化的同時，改善原先激光拼焊板焊縫處的厚度和強度突變帶來的不良影響，提高零件安全性和成型性。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種連續(xù)變厚度汽車前縱梁內(nèi)板，包括梁形結(jié)構(gòu)的前縱梁內(nèi)板本體，前縱梁內(nèi)板本體由整塊金屬材料一體軋制成型，前縱梁內(nèi)板本體包括依次連接的本體前段、前過渡段、本體中段、后過渡段和本體后段；本體前段、本體中段和本體后段為等厚結(jié)構(gòu)，前過渡段和后過渡段為連續(xù)變厚度結(jié)構(gòu)，本體中段的厚度大于本體前段的厚度，本體前段的厚度大于本體后段的厚度，前過渡段的厚度從本體前段的厚度向本體中段的厚度逐漸增大，后過渡段的厚度從本體中段的厚度向本體后段的厚度逐漸減小。

本體前段厚度為1.0-1.5mm。

本體中段厚度為2.0-3.5mm。

本體后段厚度為1.5-2.5mm。

前縱梁內(nèi)板本體的橫截面為幾字形。

軋制前縱梁內(nèi)板本體的金屬材料為鋼材、鋁合金或鎂合金。

連續(xù)變厚度汽車前縱梁內(nèi)板的制造方法，包括以下步驟：

第一步、選擇厚度為本體中段厚度1.05-1.2倍的卷料；

第二步、通過軋制，將卷料的厚度先順序壓制成與本體前段、前過渡段、本體中段、后過渡段和本體后段相對應(yīng)的厚度，再順序壓制成與本體后段、后過渡段、本體中段、前過渡段和本體前段相對應(yīng)的厚度；以此為一個長度周期，該周期包含兩個呈鏡像對稱的前縱梁內(nèi)板本體的板料毛坯；

第三步、重復(fù)上述長度周期繼續(xù)軋制，最終得到一卷復(fù)合設(shè)計要求的變厚度的板料毛坯的卷料；

第四步、將變厚度的板料毛坯的卷料在連續(xù)剪切線上進行剪切，得到一系列變厚度的板料毛坯；

第五步、對變厚度的板料毛坯進行沖壓成型，形成連續(xù)變厚度的前縱梁內(nèi)板本體。

前縱梁內(nèi)板本體沖壓成型過程中采用冷沖壓或熱沖壓。

前縱梁內(nèi)板本體前過渡段和后過渡段的厚度變化均為線性過渡或曲線過渡，其變化梯度為1:50-1:400。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明的前縱梁內(nèi)板的零件厚度從前部到中部逐漸變厚，然后到后部又逐漸減小，可以保證前縱梁內(nèi)板正向碰撞安全性能，且達到激光拼焊板一樣的輕量化效果。

(2)前后過渡段采用連續(xù)變厚度設(shè)計，表面沒有焊縫引起的厚度突變，表面質(zhì)量好，材料性能分布連續(xù)且相對均勻，金屬流動性好，有利于改善成型性和吸能效果，對模具損傷也小。

(3)一些車型為保證強度，中段進行加強板設(shè)計，本發(fā)明的前縱梁內(nèi)板為一塊板料成型，減少了零件數(shù)量，降低模具成本，減少了焊接工序和人工成本，可以提高生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有汽車前縱梁內(nèi)板結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2為現(xiàn)有汽車前縱梁內(nèi)板激光拼焊板毛坯示意圖；

圖3為本發(fā)明前縱梁內(nèi)板結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖4為被使用新型前縱梁內(nèi)板軋制差厚板毛坯示意圖。

其中，1是前段本體，12是前過渡段，2是中段本體，23是后過渡段，3是后段本體，A、B分別為激光拼焊焊縫。

具體實施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

連續(xù)變厚度前縱梁內(nèi)板包括以下特征：前段本體1是，中段本體2是，后段本體3是，A、B為激光拼焊焊縫，前過渡段12是，后過渡段23為。

如圖3所示，本發(fā)明的一種連續(xù)變厚度前縱梁內(nèi)板，其本體結(jié)構(gòu)為梁形結(jié)構(gòu)，一體成形結(jié)構(gòu)，依次包括，本體前段1、前過渡段12，本體中段2，后過渡段23，本體后段3。所述本體前段與保險杠吸能盒通過螺栓連接，本體后段通過點焊與汽車中地板連接。本體前段、中段和后段均為等厚結(jié)構(gòu)，前后過渡段為連續(xù)變厚度結(jié)構(gòu)，其厚度從本體前后兩段薄區(qū)向本體中段厚區(qū)逐漸增大。所述本體中段厚度為本體中最厚。

如圖4所示，本體前段厚度為2.0mm，中段為2.85mm，后段為1.35mm，前后過渡區(qū)的厚度變化梯度為1:100，即前過渡區(qū)為85mm長，后過渡區(qū)為150mm長。沖壓完成的前縱梁內(nèi)板零件截面為幾字形，材質(zhì)為鋼質(zhì)材料。

針對該具體實施案例的制造方法如下，首先，選擇厚度為2.95-3.2mm之間厚度的卷料，通過軋制獲得2.0mm厚的本體前段，完成本體前段等厚度軋制后，通過變厚度軋制，過渡到本體中段的2.85mm厚，前過渡區(qū)長度控制在85mm左右，然后進行本體中段2.85mm的軋制，完成中段軋制后，通過變厚度軋制，過渡到本體后段的1.35mm厚，后過渡段的長度控制在150mm，本體后段的等厚度長度控制為需要的2倍長，然后通過變厚度軋制，過渡到本體中段的2.85mm厚，完成本體中段的軋制后，在過渡到本體前段的軋制。即一個長度周期包含鏡像對稱的兩塊連續(xù)變厚度板料，如此反復(fù)，最終得到一卷符合設(shè)計要求的變厚度變厚度的板料毛坯的卷料。將所述變厚度的板料毛坯的卷料在連續(xù)剪切線上進行剪切，得到一系列滿足要求的變厚度的板料毛坯；最后對得到的變厚度的板料毛坯進行成形加工，形成前縱梁內(nèi)板零件。

由于汽車在受到正向碰撞時，為保證車身前部壓潰變形順序可控。其中前縱梁內(nèi)板中段位于駕駛室下方，該區(qū)域?qū)姸群蛣偠纫筝^高，如果強度不夠?qū)?dǎo)致正碰時侵入量增大，所以該區(qū)域厚度最大。同時本體前段偏薄的特點是確保在保險杠變形后，能夠先于本體中段先發(fā)生變形，吸收足夠的碰撞能，本體后段位于非承載區(qū)，對應(yīng)厚度最小，從而保證連接強度的同時，和激光拼焊板一樣實現(xiàn)最大限度輕量化。同時由于前后過渡區(qū)厚度連續(xù)變化，避免焊縫帶來的厚度跳躍的強度跳躍帶來的不良影響，可以在一定程度上提高吸能值，改善安全性和成型性。

本發(fā)明連續(xù)變厚度前縱梁內(nèi)板及其制造方法，利用局部結(jié)構(gòu)厚度連續(xù)變化形成結(jié)構(gòu)的柔性和強度的合理結(jié)合，在保證輕量化的同時，改善焊縫處的厚度和強度跳躍帶來的不良影響，提高吸能值，改善成型性。

本發(fā)明得到的前縱梁內(nèi)板零件，經(jīng)過實車正面40％偏置碰撞(64.3kph)分析，在零件重量保持不變的情況下，本結(jié)構(gòu)比原激光拼焊縱梁內(nèi)板結(jié)構(gòu)吸能效果增加了4％，并且降低了生產(chǎn)成本。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。