一种多焊道的高强度不等壁厚汽车扭转梁及其成形工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种多焊道的高强度不等壁厚汽车扭转梁，包括有横置于车宽方向的横梁，所述横梁为截面呈V形的槽杆状部件，在所述横梁的两端相互对称的固定有两个纵臂，所述横梁由不等厚的高强度板材拼焊而成，在其V形横截面的开口两侧为大应力区域，承载了来自外部较大的应力，在其V形横截面底部的闭合位置为小应力区域，承载了来自外部较小的应力，所述大应力区域的壁厚大于所述小应力区域的壁厚至少1mm，所述大应力区域和小应力区域的最大变形量为37.19mm，最大的扭转强度为502N/mm∧2(MPa)。
【专利说明】
一种多焊道的高强度不等壁厚汽车扭转梁及其成形工艺
技术领域
[0001]本发明涉及一种扭转梁，特别是涉及一种多焊道的高强度不等壁厚汽车扭转梁及其成形工艺，它在增大了原有扭转梁变形和屈服强度、并提高了产品结构与安全性能的同时，降低了产品的加工难度，减轻了整体质量，由此更符合汽车轻量化的需求，而且整个工艺流程更加快捷，提高了生产效率。
【背景技术】
[0002]扭转梁，又叫做扭力梁，设置在汽车悬挂上，它的两端分别连接有一个车轮，它主要是用来平衡左右车轮的上下跳动，以减小车辆的摇晃，保持车辆的平稳。
[0003]现有技术中，通常是采用等壁厚的板材来制造扭转梁，其具体的成形方法有冲压成形或者内高压成形等，比如在专利号为201410118246.9的中国发明专利中，
【申请人】宝山钢铁股份有限公司就公开了一种管件扭力梁冲压成形方法，包括以下步骤:I)确定管件扭力梁结构特征，将管件扭力梁自中间向两端依次划分为中间段、过渡段及端部三个区域，并对每个区域选取特征截面，根据特征截面获取特征截面线，S卩V形、U形、矩形，并以此设计冲压模具上下模;2)按照上述截面线特征对作为原料的圆管的各个区域采用2?5道次分步冲压成形方式进行成形，在过渡段成形过程中，对过渡段区域插入芯棒，芯棒轮廓尺寸比过渡段特征截面小;3)对管件端部进行整形加工，采用整形模具插入冲压模具上下模之间的管件内，整形模具前部形状大小与扭力梁成品的过渡段、端部的形状大小基本一致，以此对管件端部圆角和型面进行整形，从而达到预定的扭力梁型面。
[0004]又比如在专利号为201410705725.0的中国发明专利中，
【申请人】西安交通大学公开了一种扭力梁的低压内高压成形装置，包括扭力梁内高压成形模具、双电机驱动的伺服压力控制装置和充液回路，充液回路通过高压管路分别与扭力梁成形模具和双电机驱动的伺服压力控制装置连通，扭力梁内高压成形模具包括上模和下模，双电机驱动的伺服压力控制装置包括压力缸，压力缸中的活塞杆与滑动板连接，两根直杆穿过滑动板，两个滚珠丝杠螺母连接在滑动板上，伺服电机与滚珠丝杠连接，本发明属于“被动内高压成形”，无需超高压源提供超高压力，管材内部的液体压力由模具下移和管材内部液体的密封产生，降低对高压动力源的要求，降低了工艺难度。
[0005]扭转梁在其V形截面上两侧端的扭转部位有扭转刚度的要求，其他部位不需要达到与V形上两侧端一样的扭转刚度，如果采用现有的几种工艺来制造扭转梁，在其成形后，各部位的壁厚均是相等的，意味着其他部位的扭转刚度也和两侧端的扭转刚度一致，如果想做到轻量化，则对原材料的加工品质要求很高，增加了加工工艺的难度和复杂性，增加了制造成本。如果采用相对低强度的原材料来制造，则需增加壁厚来提高刚度，这也就增加了扭转梁的重量，不符合汽车工业轻量化的趋势。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种多焊道的高强度不等壁厚汽车扭转梁及其成形工艺，它在保证原有扭转刚度的基础上，降低了产品的加工难度，减轻了整体质量，由此更符合汽车轻量化的需求。
[0007]为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案:
一种多焊道的高强度不等壁厚汽车扭转梁，包括有横置于车宽方向的横梁，所述横梁为截面呈V形的槽杆状部件，在所述横梁的两端相互对称的固定有两个纵臂，所述横梁由不等厚的高强度板材拼焊而成，在其V形横截面的开口两侧为大应力区域，承载了来自外部较大的应力，在其V形横截面底部的闭合位置为小应力区域，承载了来自外部较小的应力，所述大应力区域的壁厚大于所述小应力区域的壁厚至少1mm，所述大应力区域和小应力区域的最大变形量为37.19臟，最大的扭转强度为502~111111八2(10^)。
[0008]作为本发明的改进，所述横梁呈弧形设置，由固定了纵臂的两端朝向中间凹陷，并且两端与中间的接合处呈弧形。
[0009]作为本发明的进一步改进，所述的不等厚的高强度板材包括有两层，两层板材由同种材质或不同种材质制成，并且两层板材拼焊在一起。
[0010]作为本发明的优选，所述的两层板材分别为不锈钢板和铝合金板。
[0011]—种制造上述多焊道的高强度不等壁厚汽车扭转梁的成形工艺，包括有如下步骤:
1)，根据管径与受力需要，将两种同种或者不同材质制成的板材分裁出不同宽度或厚度的卷板；
2)，用拼焊方式把不同厚度的卷板拼焊成达到管径的周长宽度；
3)，用高频焊制管机焊接成焊管；
4)，用预成形工艺把焊管成形到需要的形状；
5)，用内高压成形设备成形将预成形后的工件加工出所需的形状；
6)，用管端成形设备对工件进行二端加工，完成产品。
[0012]作为本发明的改进，上述步骤4)所述的预成形工艺包括了如下步骤:
一、将焊接后的焊管工件装夹到冲压机上；
二、启动冲压机，对工件的局部进行冲压，使其初步到达与目标工件形状接近的形态；
三、将冲压后的工件取出，装夹到内高压成形设备上。
[0013]作为本发明的进一步改进，上述步骤5)所述的内高压成形工艺，包括有如下步骤: 步骤一、将工件装夹到内高压成形设备上；
步骤二、启动压力机，使得内高压成形设备的上模和下模合模，将工件限制在由上模和下模构成的模腔中，模腔的形状与目标工件的形状一致；
步骤三、启动位于内高压成形设备两侧的液压缸，液压缸上固定了堵头，由液压缸驱动堵头向模腔内进给，并由堵头将工件的两端堵住密封，在堵头内部开设了流道；
步骤四、启动增压栗，通过堵头内的流道向工件中注水增压，使得工件在液压的作用下向外膨胀直至与模腔的内壁贴合，即完成了内高压成形。
[0014]与现有技术相比，本发明的优点在于:它在增大了原有扭转梁变形和屈服强度、并提高了产品结构与安全性能的同时，降低了产品的加工难度，减轻了整体质量，由此更符合汽车轻量化的需求，而且整个工艺流程更加快捷，提高了生产效率。
【附图说明】
[0015]图1是本发明实施例中多焊道的高强度不等壁厚汽车扭转梁的结构示意图；
图2为图1所示实施例中扭转梁端口的示意图；
图3为图1所示实施例中内高压成形工序的设备结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]参照图1-图3对本发明中多焊道的高强度不等壁厚汽车扭转梁及其成形工艺的实施例做进一步说明。
[0017]如图1-图3所示，本实施例为一种多焊道的高强度不等壁厚汽车扭转梁，包括有横置于车宽方向的横梁I，所述横梁为截面呈V形的槽杆状部件，在所述横梁的两端相互对称的固定有两个纵臂2，所述横梁由不等厚的高强度板材拼焊而成，在其V形横截面的开口两侧为大应力区域3，承载了来自外部较大的应力，在其V形横截面底部的闭合位置为小应力区域4，承载了来自外部较小的应力，所述大应力区域的壁厚大于所述小应力区域的壁厚至少1_，具体的，在大应力区域局部增厚0.5mm，小应力区域的板材减薄0.5mm，此时应力区域的最大变形为37.19mm，最大扭转强度为502N/mmA2(MPa)。
[0018]其中，所述的不等厚的高强度板材包括有两层，两层板材可以采用同样的材料制成，也可以根据实际的刚性、表面光滑度、防氧化等多方面的需要采用不同的材料来制成，比如采用不锈钢板和铝合金板，可以在保证刚度的同时提高其抗氧化性能，整根扭转梁管梁是两块或多块板材拼焊焊管。
[0019]与现有技术相比，常规的扭转梁是经过区间加厚的产品，在整体加厚IMM后，常规扭转梁的质量达到了 12.35Kg，此时，常规扭转梁应力区域的最大变形为39.02mm，最大扭转强度为710 N/mmA2(MPa)，不同壁厚的整根扭转梁的质量为8.3614Kg，尽管最大扭转强度低于常规的同等壁厚扭转梁，但是整体重量要明显轻于常规的扭转梁。
[0020]为了制造这种不等壁厚的扭转梁，本实施例采用了如下工艺:
一种制造上述多焊道的高强度不等壁厚汽车扭转梁的成形工艺，包括有如下步骤:
1)，根据管径与受力需要，将两种同种或者不同材质制成的板材分裁出不同宽度或厚度的卷板；
2)，用拼焊方式把不同厚度的卷板拼焊成达到管径的周长宽度；
3)，用高频焊制管机焊接成焊管；
4)，用预成形工艺把焊管成形到需要的形状；
5)，用内高压成形设备成形将预成形后的工件加工出所需的形状；
6)，用管端成形设备对工件进行二端加工，完成产品。
[0021 ] 其中，上述步骤4)所述的预成形工艺包括了如下步骤:
一、将焊接后的焊管工件装夹到冲压机上；
二、启动冲压机，对工件的局部进行冲压，使其初步到达与目标工件形状接近的形态；
三、将冲压后的工件取出，装夹到内高压成形设备上。
[0022]其中，上述步骤5)所述的内高压成形工艺，包括有如下步骤:
步骤一、将工件装夹到内高压成形设备上； 步骤二、启动压力机，使得内高压成形设备的上模5和下模6合模，将工件限制在由上模和下模构成的模腔7中，模腔的形状与目标工件的形状一致；
步骤三、启动位于内高压成形设备两侧的液压缸8，液压缸上固定了堵头，由液压缸驱动堵头9向模腔内进给，并由堵头将工件的两端堵住密封，在堵头内部开设了流道；
步骤四、启动增压栗10，通过堵头内的流道向工件中注水增压，使得工件在液压的作用下向外膨胀直至与模腔的内壁贴合，即完成了内高压成形。
[0023]为了制造上述的不等厚板的扭转梁，还可以采用以下几种工艺:
1、热成型，即先通过高温对板材进行热处理，然后延压制成不等板厚的板型，再进行冷却从而获得不等厚板，这种成形工艺可以精确地控制各部位的壁厚，但是成本较高，并且比较费时，不适合大批量的扭转梁生产；
2、采用专用的不等板厚乳机进行冷乳成形。其主要原理是在乳机在设置多个乳辊，各个乳辊均与板材平行，并且在横向形成有高度差，在乳制过程中，各个乳辊同时作用与板材表面，由于各个乳辊之间形成有高度差，故其乳制出来的板材表面也相应形成了不同厚度的板型。这种成形方法较低，并且工作效率高，适用于批量生产。
[0024]但是与上述的工艺相比，采用拼焊的方式在实现两块板材紧密贴合的同时，相比于乳机，成本更低，并且由于拼焊和制管在流水线上同时进行的，生产效率更高。
[0025]以上所述使本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种多焊道的高强度不等壁厚汽车扭转梁，包括有横置于车宽方向的横梁，所述横梁为截面呈V形的槽杆状部件，在所述横梁的两端相互对称的固定有两个纵臂，其特征在于: 所述横梁由不等厚的高强度板材拼焊而成，在其V形横截面的开口两侧为大应力区域，承载了来自外部较大的应力，在其V形横截面底部的闭合位置为小应力区域，承载了来自外部较小的应力，所述大应力区域的壁厚大于所述小应力区域的壁厚至少1_，所述大应力区域和小应力区域的最大变形量为37.19臟，最大的扭转强度为502~111111八2(10^)。2.根据权利要求1所述的多焊道的高强度不等壁厚汽车扭转梁，其特征在于:所述横梁呈弧形设置，由固定了纵臂的两端朝向中间凹陷，并且两端与中间的接合处呈弧形。3.根据权利要求2所述的多焊道的高强度不等壁厚汽车扭转梁，其特征在于:所述的不等厚的高强度板材包括有两层，两层板材由同种材质或不同种材质制成，并且两层板材拼焊在一起。4.根据权利要求3所述的多焊道的高强度不等壁厚汽车扭转梁，其特征在于:所述的两层板材分别为不锈钢板和铝合金板。5.—种制造如权利要求1所述的多焊道的高强度不等壁厚汽车扭转梁的成形工艺，包括有如下步骤: 1)，根据管径与受力需要，将两种同种或者不同材质制成的板材分裁出不同宽度或厚度的卷板； 2)，用拼焊方式把不同厚度的卷板拼焊成达到管径的周长宽度； 3)，用高频焊制管机焊接成焊管； 4)，用预成形工艺把焊管成形到需要的形状； 5)，用内高压成形设备成形将预成形后的工件加工出所需的形状； 6)，用管端成形设备对工件进行二端加工，完成产品。6.根据权利要求5所述的成形工艺，其特征在于:步骤4)所述的预成形工艺包括了如下步骤: 一、将焊接后的焊管工件装夹到冲压机上； 二、启动冲压机，对工件的局部进行冲压，使其初步到达与目标工件形状接近的形态； 三、将冲压后的工件取出，装夹到内高压成形设备上。7.根据权利要求5所述的成形工艺，其特征在于:步骤5)所述的内高压成形工艺，包括有如下步骤: 步骤一、将工件装夹到内高压成形设备上； 步骤二、启动压力机，使得内高压成形设备的上模和下模合模，将工件限制在由上模和下模构成的模腔中，模腔的形状与目标工件的形状一致； 步骤三、启动位于内高压成形设备两侧的液压缸，液压缸上固定了堵头，由液压缸驱动堵头向模腔内进给，并由堵头将工件的两端堵住密封，在堵头内部开设了流道； 步骤四、启动增压栗，通过堵头内的流道向工件中注水增压，使得工件在液压的作用下向外膨胀直至与模腔的内壁贴合，即完成了内高压成形。
【文档编号】B60G21/05GK106042816SQ201610447096
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月19日
【发明人】陆志伟
【申请人】浙江摩多巴克斯科技股份有限公司