一种连续变厚度汽车前纵梁内板及其制造方法与流程

本发明属于汽车零部件设计和制造领域，特别涉及一种连续变厚度汽车前纵梁内板及其制造方法。

背景技术：

汽车前纵梁内板大多为一根细长的纵梁，前端通过螺栓与前保险杠吸能盒连接，后端通过点焊与汽车中地板连接，并且贯穿发动机舱及驾驶舱，是汽车正面碰撞时的主要传力及吸能零件。对此，要求此纵梁前部需要具有一定的溃缩吸能效果，中部具有良好的传力效果，后部为了轻量化需求尽可能多的降低重量。

随着汽车工业的发展，节能环保、减重成为汽车主机厂和用户关心的主题，汽车轻量化是节能环保的重要措施，是目前汽车技术发展的必然趋势。在汽车前纵梁内板上如何实现结构轻量化，同时保证其结构刚性和碰撞安全性成为设计人员需要攻克的难题。

目前汽车前纵梁内板结构，如图1所示，其由三种不同厚度的板料通过激光焊接成毛坯，然后由压力机冲压成形，采用拼焊板可以在同一零件上实现不同的厚度，使零件在不同的位置具有不同的局部载荷，进而在满足强度的要求下显著降低产品重量，但由于采用了激光焊接工序，焊缝处存在热变形及硬化，并且板料间的厚度变化为突变，不利于产品冲压成形及溃缩吸能，并且产品废品率及加工成本较高。

根据前纵梁内板在承载正碰、侧碰和翻滚时的受力特点，重点考虑碰撞时的逐级压溃的特性，如何进行有效设计，解决现有激光拼焊前纵梁内板在汽车发生碰撞时由于板料厚度突变及焊接热变形硬化不能有效吸收冲击能量的问题成为本发明需要考虑的核心。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种连续变厚度前纵梁内板及其制造方法，通过零件沿着车身Y轴方向连续厚度变化设计，从而达到不影响零件轻量化的同时，改善原先激光拼焊板焊缝处的厚度和强度突变带来的不良影响，提高零件安全性和成型性。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种连续变厚度汽车前纵梁内板，包括梁形结构的前纵梁内板本体，前纵梁内板本体由整块金属材料一体轧制成型，前纵梁内板本体包括依次连接的本体前段、前过渡段、本体中段、后过渡段和本体后段；本体前段、本体中段和本体后段为等厚结构，前过渡段和后过渡段为连续变厚度结构，本体中段的厚度大于本体前段的厚度，本体前段的厚度大于本体后段的厚度，前过渡段的厚度从本体前段的厚度向本体中段的厚度逐渐增大，后过渡段的厚度从本体中段的厚度向本体后段的厚度逐渐减小。

本体前段厚度为1.0-1.5mm。

本体中段厚度为2.0-3.5mm。

本体后段厚度为1.5-2.5mm。

前纵梁内板本体的横截面为几字形。

轧制前纵梁内板本体的金属材料为钢材、铝合金或镁合金。

连续变厚度汽车前纵梁内板的制造方法，包括以下步骤：

第一步、选择厚度为本体中段厚度1.05-1.2倍的卷料；

第二步、通过轧制，将卷料的厚度先顺序压制成与本体前段、前过渡段、本体中段、后过渡段和本体后段相对应的厚度，再顺序压制成与本体后段、后过渡段、本体中段、前过渡段和本体前段相对应的厚度；以此为一个长度周期，该周期包含两个呈镜像对称的前纵梁内板本体的板料毛坯；

第三步、重复上述长度周期继续轧制，最终得到一卷复合设计要求的变厚度的板料毛坯的卷料；

第四步、将变厚度的板料毛坯的卷料在连续剪切线上进行剪切，得到一系列变厚度的板料毛坯；

第五步、对变厚度的板料毛坯进行冲压成型，形成连续变厚度的前纵梁内板本体。

前纵梁内板本体冲压成型过程中采用冷冲压或热冲压。

前纵梁内板本体前过渡段和后过渡段的厚度变化均为线性过渡或曲线过渡，其变化梯度为1:50-1:400。

本发明的有益效果：

(1)本发明的前纵梁内板的零件厚度从前部到中部逐渐变厚，然后到后部又逐渐减小，可以保证前纵梁内板正向碰撞安全性能，且达到激光拼焊板一样的轻量化效果。

(2)前后过渡段采用连续变厚度设计，表面没有焊缝引起的厚度突变，表面质量好，材料性能分布连续且相对均匀，金属流动性好，有利于改善成型性和吸能效果，对模具损伤也小。

(3)一些车型为保证强度，中段进行加强板设计，本发明的前纵梁内板为一块板料成型，减少了零件数量，降低模具成本，减少了焊接工序和人工成本，可以提高生产效率。

附图说明

图1为现有汽车前纵梁内板结构的示意图；

图2为现有汽车前纵梁内板激光拼焊板毛坯示意图；

图3为本发明前纵梁内板结构的示意图；

图4为被使用新型前纵梁内板轧制差厚板毛坯示意图。

其中，1是前段本体，12是前过渡段，2是中段本体，23是后过渡段，3是后段本体，A、B分别为激光拼焊焊缝。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

连续变厚度前纵梁内板包括以下特征：前段本体1是，中段本体2是，后段本体3是，A、B为激光拼焊焊缝，前过渡段12是，后过渡段23为。

如图3所示，本发明的一种连续变厚度前纵梁内板，其本体结构为梁形结构，一体成形结构，依次包括，本体前段1、前过渡段12，本体中段2，后过渡段23，本体后段3。所述本体前段与保险杠吸能盒通过螺栓连接，本体后段通过点焊与汽车中地板连接。本体前段、中段和后段均为等厚结构，前后过渡段为连续变厚度结构，其厚度从本体前后两段薄区向本体中段厚区逐渐增大。所述本体中段厚度为本体中最厚。

如图4所示，本体前段厚度为2.0mm，中段为2.85mm，后段为1.35mm，前后过渡区的厚度变化梯度为1:100，即前过渡区为85mm长，后过渡区为150mm长。冲压完成的前纵梁内板零件截面为几字形，材质为钢质材料。

针对该具体实施案例的制造方法如下，首先，选择厚度为2.95-3.2mm之间厚度的卷料，通过轧制获得2.0mm厚的本体前段，完成本体前段等厚度轧制后，通过变厚度轧制，过渡到本体中段的2.85mm厚，前过渡区长度控制在85mm左右，然后进行本体中段2.85mm的轧制，完成中段轧制后，通过变厚度轧制，过渡到本体后段的1.35mm厚，后过渡段的长度控制在150mm，本体后段的等厚度长度控制为需要的2倍长，然后通过变厚度轧制，过渡到本体中段的2.85mm厚，完成本体中段的轧制后，在过渡到本体前段的轧制。即一个长度周期包含镜像对称的两块连续变厚度板料，如此反复，最终得到一卷符合设计要求的变厚度变厚度的板料毛坯的卷料。将所述变厚度的板料毛坯的卷料在连续剪切线上进行剪切，得到一系列满足要求的变厚度的板料毛坯；最后对得到的变厚度的板料毛坯进行成形加工，形成前纵梁内板零件。

由于汽车在受到正向碰撞时，为保证车身前部压溃变形顺序可控。其中前纵梁内板中段位于驾驶室下方，该区域对强度和刚度要求较高，如果强度不够将导致正碰时侵入量增大，所以该区域厚度最大。同时本体前段偏薄的特点是确保在保险杠变形后，能够先于本体中段先发生变形，吸收足够的碰撞能，本体后段位于非承载区，对应厚度最小，从而保证连接强度的同时，和激光拼焊板一样实现最大限度轻量化。同时由于前后过渡区厚度连续变化，避免焊缝带来的厚度跳跃的强度跳跃带来的不良影响，可以在一定程度上提高吸能值，改善安全性和成型性。

本发明连续变厚度前纵梁内板及其制造方法，利用局部结构厚度连续变化形成结构的柔性和强度的合理结合，在保证轻量化的同时，改善焊缝处的厚度和强度跳跃带来的不良影响，提高吸能值，改善成型性。

本发明得到的前纵梁内板零件，经过实车正面40％偏置碰撞(64.3kph)分析，在零件重量保持不变的情况下，本结构比原激光拼焊纵梁内板结构吸能效果增加了4％，并且降低了生产成本。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。