一种变厚度汽车顶盖前横梁及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车零部件设计和制造领域，具体涉及一种变厚度汽车顶盖前横梁及其制造方法。
【背景技术】
[0002]汽车顶盖前横梁横向支撑于顶盖下部前沿，其通过左右连接板连接于车身左右侧围之间，起加强顶盖强度和固定内部零件如左/右遮阳板、后视镜的作用。顶盖前横梁设计断面通常呈“W”型，其前端与顶盖焊接在一起，后端和顶盖采用膨胀胶连接，可以对顶盖局部刚度起到加强左右。顶盖前横梁在车顶部受压和滚翻时也能起到一定的支撑作用，其对整车扭转刚度和模态都起着重要作用。为提高整车性能，通常会设计较强的汽车顶盖前横梁，同时保证横梁两端和侧围之间的连接强度和刚性。
[0003]而同时随着汽车保有量的增加，环境问题为汽车厂商和汽车用户所关注，汽车轻量化是节能环保的有效措施，也是汽车技术发展的必然趋势。在汽车顶盖前横梁上如何实现其结构轻量化，同时保证其在结构刚性及碰撞性能要求成为一大挑战。
[0004]目前汽车顶盖前横梁的厚度分布为不变厚度，依据顶盖前横梁主要承受内部零件的重力、顶盖受载传递的压力以及侧翻时对接头位置的压力的承载特点，依据材料力学的理论，这种等厚度的梁结构在受力时，结构本体材料在受载过程中将会有相当部分的材料不会对机构的整体力学性能有贡献，因此，按本案公开的设计方案及其制造方法，采用一种新型设计原理，成为变厚度分布，达到结构最佳轻量化效果。
[0005]在目前的汽车车身上，顶盖前横梁通常采用金属材料经过冷冲压、辊压或热冲压等方式进行加工成W形等形式，再与车身顶盖通过胶接或焊接并侧围连接在一起。
[0006]中国专利公告号CN201320008637公开了一种车顶前横梁结构，其在保证车身顶盖总成强度的前提下，实现车身顶盖总成的轻量化。其主要通过最大化的开设减重孔，并把减重孔作为安装配合孔，对产品结构进行优化，在横梁两端设置折弯凸起以及边缘部位开设加强筋，综合实现车身轻量化和增加横梁强度的目标。
[0007]由于顶盖前横梁主要承受内部零件的重力、顶盖受载传递的压力以及侧翻时对接头位置的压力的承载特点，既要考虑避免横截面的平直结构以便增加零件的刚度和强度，又对其两端位置的抗变形的性能特别关注。采用上述已公开的结构进行顶盖前横梁的设计，将均不会反映车顶前横梁的真实承载特点和由此应该采取的结构和设计对策。这种不变截面和厚度的顶盖前横梁相对本发明中的顶盖前横梁，从结构和材料上均为过剩设计，直接浪费原材料的使用量，同时增加了汽车的自重，不利于节油的同时，增大了材料使用成本。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种变厚度汽车顶盖前横梁及其制造方法，不仅能较好地满足车身安全性要求，而且结构简单，采用连续变厚度板料制作，可以避免材料厚度和零件数量上的过渡设计，降低顶盖前横梁制作成本，且轻量化效果好。
[0009]为达到上述目的，本发明的技术方案如下:
[0010]一种变厚度汽车顶盖前横梁，其特征在于，所述顶盖前横梁本体为薄壁结构，依次包括横梁本体左段、左过渡段、横梁本体中段、右过渡段及横梁本体右段；其中，横梁本体左、右段为等厚度的结构，左右段厚度相同；顶盖前横梁本体通过左、右过渡段形成横梁本体左、右段到本体中段的厚度过渡；左右过渡段的厚度为从两端厚区向顶盖前横梁本体中部的薄区逐渐降低；本体中段厚度为整个顶盖前横梁的最薄设计。
[0011]优选的，所述的横梁本体左、右段为等厚度的结构，处于1.0?3.0毫米。
[0012]优选的，所述的顶盖前横梁本体左、右段长度为150?400mm，本体中段长度200?600mmo
[0013]优选的，所述横梁本体中段厚度为0.6?2.0mm。
[0014]优选的，所述左、右过渡段的厚度变化梯度为1:50?1:200，即厚度变化1mm，过左、右过渡段的长度为50?200mm。
[0015]优选的，所述顶盖前横梁本体结构截面为W字形。
[0016]优选的，所述顶盖前横梁本体结构材质可为高强钢、铝合金或镁合金。
[0017]优选的，所述横梁本体左段、左过渡段、横梁本体中段、右过渡段、横梁本体右段为一体成形结构。
[0018]本发明的变厚度汽车顶盖前横梁的制造方法，其特征是，包括如下步骤:
[0019]a)选择一个厚度为顶盖前横梁本体左段厚度1.1倍以上的卷料，通过乳制得到卷料厚度由横梁本体左段厚度，并过渡到横梁本体中段的厚度，再由前横梁本体中段的厚度过渡到横梁本体右段的厚度；在完成横梁本体右段的乳制后可以开始下一个顶盖前横梁零件板料的横梁本体右段的乳制，并过渡到横梁本体中段的厚度，再由横梁本体中段的厚度过渡到横梁本体左段的厚度，由此反复，最终得到一卷符合设计要求的变厚度卷料；
[0020]b)对所述变厚度卷料在完成乳制工序后，将在连续剪切线上进行剪切，得到一系列厚度变化的变厚度板料；
[0021]c)对所述变厚度板料进行成形，形成变厚度顶盖前横梁本体。
[0022]优选的，所述汽车顶盖前横梁为左右对称结构，横梁本体左右段厚度相等，横梁本体左、右段的厚度为1.0?3.0mm，本体中段的厚度为0.7?2.0mm ;左、右过渡段的厚度变化梯度为1:50?1:200，即厚度变化1mm，过左、右过渡段的长度为50?200mm。
[0023]进一步，步骤c对所述变厚度板料进行成形加工方式为冷冲压、热冲压或辊压成形。
[0024]汽车顶盖前横梁顶盖横梁两端各通过一连接板与汽车车身侧围焊接在一起，该连接板强度和刚性要高于横梁本体，通常采用厚度更大的同级别材料或是强度更高的材料，以保证连接位置的强度和刚度。
[0025]由于顶盖前横梁主要承受安装零件重力、车顶部压力及侧翻角部受，其主要承力点在横梁两端，因此为保证受载时应力分布均匀性，避免横梁两端出现应力集中，顶盖前横梁两端强度和刚度要足够高，因此本实施例中设计强横梁两端厚度较大，保证连接强度，同时为实现轻量化，非关键承载区的横梁中部本体部分设置厚度较小。
[0026]根据此原理，本发明提供的汽车顶盖前横梁设计中:
[0027]顶盖前横梁本体左右段与侧围相连接，为了保持与侧围有很好的连接性，该段设计为等厚度的结构，且本体左右段的厚度一般相同。本体中段采用较薄的厚度设计，顶盖前横梁本体可通过左右过渡段形成本体左右段到本体中段的厚度过渡。本体中段厚度为最薄设计。左、右过渡段的厚度为从两端厚区向顶盖前横梁本体中部的薄区逐渐降低。
[0028]本发明的有益效果:
[0029]本发明的顶盖前横梁结构的薄壁厚度从中部到端部逐渐增大，可以保证顶盖前横梁的顶压及侧压安全性能，提高车身扭转刚度和模态，能够充分发挥材料承载性能，满足顶盖前横梁安全性要求的同时实现车身轻量化；
[0030]本发明的顶盖前横梁结构采用柔性乳制变厚度板料，表面没有焊缝引起的厚度突变，其表面质量好，连接强度高，材料性能均匀，强度分布连续。
[0031]本发明的顶盖前横梁结构因采用了非等厚的材料设计，最大程度的减少了材料使用，轻量化效果好。
[0032]本发明的顶盖前横梁结构为一块板料成型，相比现有部分在段部有加强板的顶盖前横梁，减少了零件数量，降低模具成本，减少了焊接工序，可以有效提升生产效率。
[0033]因此，采用本发明的变厚度汽车顶盖前横梁方案，轻量化效果好，性能突出，综合成本降低。
【附图说明】
[0034]图1为本发明汽车顶盖前横梁的结构示意图。
[0035]图2为本发明汽车顶盖前横梁厚度过渡区域的示意图。
[0036]图3为本发明变厚度板料还料的不意图。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0038]参见图1，其所示为本发明的一种汽车顶盖前横梁，包括横梁本