专利名称：一种内高压成形副车架及其成形方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车副车架及其内高压成形方法。
背景技术：
目前，传统的汽车副车架均采用冲压成形的钣金件焊接而成，基于这种传统结构， 导致存在以下问题在汽车设计过程中，由于动力布置形式(横置、纵置)、悬架结构、动力系统和副车 架的间隙需要，使得传统的副车架布置有困难，传统的副车架纵梁采用冲压成形的上下两 片焊接而成，有时候为了增加副车架强度，在上下片之间需要增加辅助加强支架，这就增加 了副车架的开发模具，增加了设计开发周期和制造成本，也造成了模具的巨大浪费，一定程 度上不利于整车重量的减轻。在汽车制造过程中，传统副车架由于强度的需要而引起零件的增加，必然引起模 具、定位工装、焊接夹具的增加，不利于批量生产。因此，需要对现有的副车架进行改进，使得在布置上、结构、功能、装配、制造、工艺 上可行，大大提高设计开发速度，降低成本，降低整车重量，提高整车经济性。
发明内容
基于以上背景技术，本发明要解决的技术问题是提供一种内高压成形副车架，使 得整车重量减轻、材料节省、产品模块化、提高副车架整体强度、提高产品性能及精度，且在 生产过程中可减少半成品零件数量，减少焊接、机械加工与产品装配工序等后加工处理，有 效降低生产成本、减轻整车重量、缩短加工周期。为了实现上述目的，本发明的副车架结构具有如下构成一种内高压成形副车架，主体结构呈“井”字形，由两个纵梁、一个前横梁、一个后 横梁焊接而成，纵梁是内高压成形的管型结构，其剖切面呈中间小两头大的非规则形状。前 横梁是内高压成形的管型结构，其剖切面呈恒定的规则形状。左右两纵梁和前横梁、后横梁 上下片先焊接在一起形成整体式框架，然后将加强板、摆臂支架、悬置支架、稳定杆支架通 过各自定位孔，焊接在副车架上，最后，将四个衬套套管焊接在副车架上，从而达到产品的 尺寸及形位公差要求。副车架纵梁和/或前横梁采用管件内高压成形技术，适用于等厚度不同形状的中 空的结构管件，方法是先将管材进行首道折弯工序，然后进行工序2拍扁，再进行第3道工 序液压成形，即将经工序2处理的管材放在成形模具中，通过管件内部压入高压流体，并在 管材的轴向方向施加压力补偿管料，把管料压入到模具腔体内成形，随后是工序4即切边、 工艺孔的处理，方法是对纵梁进行端部、定位孔的激光切割，最后道工序是清洗、表面处理等。与传统的上下片钣金件冲压成形再焊接的副车架相比，本发明的副车架在空间上 更紧凑。纵梁、前横梁采用内高压成形方法，区别于传统的铸造副车架和钣金件上下片冲压焊接技术，可达到减少结构件零件数目、焊接工序并缩短装配工序，达到减轻重量及降低成 本的目标。按照本发明的一种优选设计方案，副车架纵梁的横截面至少局部是圆形或椭圆 形，纵梁也可以至少部分设计成三角形或长方形。
设计过程中可以根据底盘布置(发动机、传动轴、稳定杆等)及与纵梁附近相关件 的静运动间隙的需要，对纵梁横截面更改，原则是假定纵梁毛坯横截面周长为L，经设计 后，纵梁横截面周长为Li，那么了(Ll-L)/L*100%所得的值应该小于或等于35%。设计过程中，考虑到成形、焊接、装配的需要，在每个纵梁的前后部位均设计有两 个定位孔。内高压纵梁的强度Q，与其管件厚度h成一次方正比关系，与管件横截面面积S成 二次方正比关系，所以在优化纵梁的强度Q的设计过程中可以有以下三种方案1、改变纵梁的材料；2、改变纵梁的厚度h;3、改变纵梁的横截面面积S。本发明的副车架有益效果具体如下1、本发明的副车架与传统副车架减轻了重量与冲压焊接件相比，内高压成形纵 梁、前横梁结构件可减少20% 30% ；2、本发明的副车架与传统副车架相比，内高压成形件通常仅需要一套模具，而冲 压焊接件由多个冲压件焊接而成，因此需要多套冲压模具，故新发明的副车架大大缩短设 计周期，节约了模具开发成本，节省了生产投资，降低了产品的成本，提高了产品的竞争力， 增加了汽车企业的利润；3、本发明的副车架与传统副车架相比，减少半成品零件数量在成形过程中可一 次加工出纵梁、前横梁。与冲压焊接件相比，副车架纵梁、前横梁零件由4个减少到2个，方 便了底盘件的模块化；4、本发明的副车架与传统副车架相比，提高了强度、刚性及疲劳强度成形过程中 液体具冷却作用，使工件被"冷作强化"，获得比一般冲压加工更高的工件强度；
下面借助附图所示的实施例详细描述本发明，图示为图1是本发明内高压成形副车架的俯视结构示意图，图2是图1所示的副车架的纵梁的立体图，图3是图2所示的副车架的纵梁的俯视图，图4是图2所示的副车架的纵梁沿着A-A线的截面图，图5是图2所示的副车架的纵梁沿着B-B线的截面图，图6是图2所示的副车架的纵梁沿着C-C线的截面图，图7是图2所示的副车架的纵梁沿着D-D线的截面图，图8是图2所示的副车架的纵梁沿着E-E线的截面图，图9是图2所示的副车架的纵梁沿着F F线的截面图；附图标记
1、衬套套管，2、加强支架，3、前横梁，4、加强支架，5、纵梁，6、摆臂支架，7、摆臂支 架，8、稳定杆支架，9、后悬置支架，10、后横梁上片，11、摆臂支架，12、加强支架，13、后横梁 下片，14、加强支架，15、摆臂支架，16、稳定杆支架，17、摆臂支架，18、摆臂支架，19、纵梁。
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。请参阅图1 图9所示，本发明的副车架连接结构，由两个纵梁(5，19)，一个前横 梁(3)，后横梁上下片(10，13)，六个摆臂支架(6，7，11，15，17，18)，四个加强板(2，4，12， 14)，四个衬套套管(1)，两稳定杆支架(8，16)和一个发动机后悬置支架(9)焊接而成，这种 副车架整体框架结构，具有强度高，刚性好等特点，副车架纵梁(5，19)、前横梁(3)乃内高 压成形，图4至图9显示了纵梁的各横截面形状特征。副车架纵梁、前横梁采用管件内高压成形技术，适用于等厚度不同形状的中空的 结构管件，方法是先将管材进行首道折弯工序，然后进行工序2拍扁，再进行第3道工序液 压成形，即将经工序2处理的管材放在成形模具中，通过管件内部压入高压流体，并在管材 的轴向方向施加压力补偿管料，把管料压入到模具腔体内成形，随后是工序4即切边、工艺 孔的处理，方法是对纵梁、前横梁进行端部、定位孔的激光切割，最后道工序是清洗、表面处 理等。纵梁(5，19)的设计主要是考虑到与发动机、传动轴等的间隙要求，纵梁的轴向走 向比较平缓(ζ方向落差小)，便于内高压工艺成形，减少了半成品数量。纵梁(5，19)的厚 度恒定，同样有利于内高压成形工艺，有利于材料的贴模，以及轴向材料的补给，能够方便 的调整纵梁内压与轴向位移的搭配关系，减少了成形缺陷，提高了开发成功率，从而缩短了 开发周期。由图4至图9是纵梁的横截面形状，可以看出纵梁的截面形状为长方形，进行边倒 角，有些截面是不规则形状(图6、图7)，因为设计间隙需要，各截面的设计均满足上述原则 (假定纵梁毛坯横截面周长为L，经设计后，纵梁横截面周长为Li，那么了(Ll-L)/L*100% 所得的值应该小于或等于35%为佳)。副车架后横梁上下片先焊接成一个整件，通过工装夹具定位和纵梁(5，19)、前横 梁(3)焊接成框架结构；然后再与工装夹具定位好的四个摆臂支架(6，7，11，15，17，18)、发 动机后悬置支架焊接；然后再与工装夹具定位好的四个加强板(2，4，12，14)、两稳定杆支 架(8，16)进行焊接；最后与工装夹具定位好的四个衬套套管(1)进行焊接，以保证各衬套 套管之间的尺寸形状位置公差要求。综上，本发明用的副车架内高压成形纵梁、前横梁结构设计独特、结构简单、工艺 可行性好、装配简便，使得整车重量减轻、材料节省、产品模块化、提高副车架整体强度、提 高产品性能及精度，且在生产过程中可减少半成品零件数量，减少焊接、机械加工与产品装 配工序等后加工处理，有效降低生产成本、减轻整车重量、缩短加工周期等优点。在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出 各种修改和变换而不背离本发明的实质和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的 而非限制性的。
权利要求
一种内高压成形副车架，主体结构呈“井”字形，由两个纵梁(5，19)、一个前横梁(3)、一个后横梁焊接而成，其特征在于，所述纵梁(5，19)是内高压成形的管型结构，其剖切面呈中间小两头大的非规则形状。
2.根据权利要求1所述的内高压成形副车架，其特征在于，所述纵梁(5，19)的横截面 至少局部是圆形、椭圆形、三角形或长方形。
3.根据权利要求1所述的内高压成形副车架，其特征在于，所述纵梁(5，19)具有恒定 的壁厚。
4.根据权利要求1所述的内高压成形副车架，其特征在于，所述纵梁(5，19)各焊接有 3个摆臂支架。
5.根据权利要求1所述的内高压成形副车架，其特征在于，所述纵梁(5，19)的各自的 两端各焊接有1个衬套套管。
6.根据权利要求1所述的内高压成形副车架，其特征在于，所述纵梁(5，19)与后横梁 焊接处各焊接有1个稳定杆支架。
7.根据权利要求1所述的内高压成形副车架，其特征在于，所述后横梁上焊接有发动 机后悬置支架(9)。
8.根据权利要求1所述的内高压成形副车架，其特征在于，所述两个纵梁(5，19)、一个 前横梁(3)、一个后横梁的焊接之处设有加强板。
9.根据权利要求1所述的内高压成形副车架，其特征在于，所述前横梁(3)是内高压成 形的管型结构，其剖切面呈恒定的规则形状。
10.权利要求1或9所述的内高压成形副车架，所述内高压成形的方法是(1)管道折 弯，(2)工件拍扁，(3)液压成形，(4)切边、工艺孔处理，(5)清洗、表明处理。
全文摘要
一种内高压成形副车架及其成形方法，该副车架主体结构呈“井”字形，由两个纵梁(5，19)、一个前横梁(3)、一个后横梁焊接而成，纵梁(5，19)是内高压成形的管型结构，其剖切面呈中间小两头大的非规则形状。内高压成形的方法步骤是(1)管道折弯，(2)工件拍扁，(3)液压成形，(4)切边、工艺孔处理，(5)清洗、表明处理。内高压成形纵梁及前横梁可以避免纵梁、前横梁由上下两个冲压件焊接而成，节省了材料赢得了设计空间，从而获得一个轻量化、高强度、高精度、省能源的副车架装置。
文档编号B62D21/02GK101811517SQ20101014861
公开日2010年8月25日 申请日期2010年4月16日 优先权日2010年4月16日
发明者但世群, 吴宪, 张振宇, 张松峰, 李国华, 邵杰 申请人:无锡同捷汽车设计有限公司