一种变厚度汽车顶盖后横梁及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车零部件设计和制造领域，特别涉及一种变厚度汽车顶盖后横梁及其制造方法。
【背景技术】
[0002]汽车顶盖后横梁应用于两厢或者三厢乘用车上，其结构和强度要求有所不同。与三厢车相比，为了保证后备箱空间、行李堆放方便性等，在结构上两厢车少了钣金件焊接总成搁物板，但会容易造成整车扭转刚度不足，模态低。因此，通常采用增强顶盖后横梁本身的结构性能以及增强顶盖后横梁与侧围后部之间的连接处结构强度，来提高两厢乘用车车身结构的扭转刚度，同时还要加强背门铰链安装点的结构设计，即在顶盖后横梁的两端处各加一加强板，保证其强度和刚性较高。因此，如何提升两厢车顶盖后横梁结构强度是面临的技术难题。
[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。在汽车顶盖后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]顶盖后横梁在两厢车车身结构中扮演着重要的角色，它不但对车身的上车体的扭转起到很重要的作用，还起到支撑背门、承受背门气压支撑杆的压力等作用，同时，对防止背门下掉、背门框开裂的现象起到关键的作用。如果仅靠顶盖横梁单个零件的强度和刚度是远远不够的，通常做法是增加加强件即顶盖后横梁内板与它焊接形成一定的空腔结构，再与顶盖相焊接，并一起承受相应的重力和力矩。
[0005]中国专利公告号CN200810070397公开了一种竹节空腔式顶盖后横梁总成结构用以提高整车的扭转刚度及模态以及提高背门铰链车体安装点的刚度。其通过截面为L形的顶盖横梁内板和截面为L形的帝国你该后横梁外板相对合围成一长条型空腔结构，并在空腔两端焊接有铰链安装支架，提高背门铰链安装点强度和刚性，最终形成三段竹节式的空腔结构。
[0006]中国专利公告号CN201320623424公开一种两厢乘用车车身的顶盖后横梁，既能提高顶盖后横梁与侧围的接头处结构强度，又能加强背门铰链安装点强度，还能达到轻量化的要求。其顶盖后横梁为顶盖后横梁内板和顶盖后横梁外板的焊接合件，其中外板的两端长于内板，由顶盖后横梁外板中板及对称地设置在顶盖后横梁外板中段两端的顶盖后横梁外板左段和顶盖后横梁外板右段两端结构对称，材料和厚度一致，中段和两端段通过激光焊接形成激光拼焊板。
[0007]采用上述等已公开的结构进行顶盖后横梁的设计，虽然考虑了顶盖后横梁的受载特点并进行了局部强化，但均不能最大限度的实现结构的轻量化，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后横梁设计方法及其制造方法，不仅能较好地满足顶盖后横梁整体强度以及安装点刚度、强度要求，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，降低顶盖后横梁制作成本，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后横梁，其特征在于，所述顶盖后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、右段为等厚度结构，且为整个零件中厚度最大区域；横梁本体左、右段通过左、右过渡段到横梁本体中段的厚度过渡，横梁本体中段为整个零件中厚度最薄；左、右过渡段为变厚度结构，左、右过渡段的厚度自从两端厚区向横梁本体中段的薄区逐渐降低。
[0011]优选的，所述横梁本体左、右段的厚度为1.0?3.0mm，长度为150?400mm。
[0012]优选的，所述顶盖后横梁本体的左、右过渡段的厚度变化梯度为1:50?1:200，即厚度变化1mm，左、右过渡段的长度为50?200mm。
[0013]优选的，所述横梁本体中段厚度为0.6?2.0mm，长度为300?600mm。
[0014]优选的，所述顶盖后横梁本体结构截面为几字形。
[0015]优选的，所述顶盖后横梁本体结构材质为高强钢、铝合金或镁合金。
[0016]优选的，所述顶盖后横梁本体的横梁本体左段、左过渡段、横梁本体中段、右过渡段及横梁本体右段为一体成形结构。
[0017]本发明变厚度汽车顶盖后横梁的制造方法，其包括如下步骤:
[0018]a)选择一个厚度为顶盖后横梁本体左段厚度1.1倍以上的卷料，通过乳制得到卷料厚度由顶盖后横梁本体左段厚度，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右段的厚度，由此完成了一个顶盖后横梁板料的乳制；之后可以开始另一块板料的乳制，完成横梁本体右段的乳制后，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；
[0019]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；
[0020]c)对所述变厚度板料进行成形，形成变厚度顶盖后横梁本体。
[0021 ] 进一步，所述顶盖后横梁本体为左右对称的结构，横梁本体左、右段厚度相等。
[0022]优选的，所述横梁本体左、右段的厚度为1.0?3.0mm，长度为150?400mm ;左、右过渡段的厚度变化梯度为1:50?1:200，即厚度变化1mm，左、右过渡段的长度为50?200mm ;横梁本体中段厚度为0.6?2.0mm,长度为300?600mm。
[0023]优选的，所述顶盖后横梁本体的左、右过渡段的厚度变化梯度为1:50?1:200，即厚度变化1mm，左、右过渡段的长度为50?200mm。
[0024]优选的，所述变厚度板料成形加工方式为冷冲压、热冲压或辊压成形。
[0025]本发明通过零件沿着车身Y轴方向不同厚度设计达到汽车顶盖整体强度以及铰链安装位置刚度、与侧围连接强度的要求，同时可以实现零件的轻量化设计。通过借助乳制技术制成的板料制作顶盖后横梁本体，这样顶盖后横梁在车身横向上的不同截面具有不同的厚度分布，从而在顶盖受载关键区域即顶盖横梁两端位置具有较大的厚度，以此达到较高的背门铰链安装点强度和较高的顶盖后横梁与侧围接头处结构强度；同时将非关键承载区域的顶盖后横梁中部设计为较小的厚度，从而实现轻量化设计。
[0026]本发明提供的一种变厚度汽车顶盖后横梁及制造方法，利用局部结构厚度变化的顶盖后横梁来形成结构的柔性和强度的合理结合，保证安全性的同时以降低重量，实现轻量化。
[0027]汽车顶盖后横梁两端通过铰链安装板与汽车车身侧围连接在一起。
[0028]由于顶盖后横梁两端与侧围后部相连接，且两端处于背门铰链安装位置，该处的连接强度不仅影响背门铰链安装点强度以及顶盖后横梁与侧围接头处结构强度，还会影响到整车扭转刚度，因此后横梁两端强度要高，在本实施例中设置两端材料厚度较大，同时为实现轻量化，设置非关键承载区的顶盖后横梁中部设计厚度较小。
[0029]根据此原理，本发明汽车顶盖后横梁设计中:
[0030]顶盖后横梁本体左、右段为与铰链背门连接安装点，为保证良好的连接性和足够的强度要求，该段设计为不变厚度的结构，且为该整个顶盖后横梁零件中厚度最大的区域。本体中段采用较薄的厚度设计，顶盖后横梁本体可通过左、右过渡段形成本体左、右段到本体中段的厚度过渡。在该设计原理下，本体中段厚度为最薄设计。
[0031]顶盖后横梁左右过渡段的厚度为从两端厚区向顶盖后横梁本体中部的薄区逐渐降低。
[0032]所述顶盖后横梁本体结构截面为几字形，或其他根据增加抗弯模量原理和增加防撞效果所设计的截面。
[0033]所述顶盖后横梁本体结构材质可为钢质材料，例如各种高强钢，也可为轻金属材料，例如铝合金、镁合金等。
[0034]本发明的有益效果:
[0035]本发明的顶盖后横梁结构的薄壁厚度从中部到端部逐渐增大，可以保证顶盖后横梁整体强度以及安装点刚度、强度要求，充分的发挥材料承载性能，满足顶盖后横梁安全性要求的同时实现车身轻量化。
[0036]本发明的顶盖后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。
[0037]本发明的顶盖后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。
[0038]本发明的顶盖后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后横梁，减少了零件数量，降低模具成本，减少了焊接工