专利名称：对接闭合截面空心结构元件的制作方法
对接闭合截面空心结构元件
背景技术：
从闭合截面空心元件中制造车辆结构元件,例如电动车厢轨道、悬挂控制臂或悬挂副车架梁是有利的，它采用传统的蛤壳式构造，但消除了现有技术中的搭接接头。已经证明，可用于大体积的应用，例如那些由汽车工业所决定的应用。钣金冲压成型是制造结构组件的最经济的方法。目前，几乎每种车辆都是采用冲压成型技术从铝材或钢材冲压件几乎整体制造车身结构和选择的副车架构造。无论需要怎样的闭合截面空心元件，这些元件总体上是从两个冲压形成的开放截面钣金组件来构造的，采用以下方式制成蛤壳式构造搭接截面以便形成合适的角式焊接接头，或者使凸缘突出以便提供双材料点焊接头。本发明的首要目的是消除在蛤壳式闭合截面空心元件内与搭接接头或凸缘式接头相关的多余的材料。焊接接头的最有效形式是对接方式，在这样的接头中，两个结构上可接合的组件 沿着切线界面以它们的开放边缘相接触，以致不会有材料的重叠。然后，这种对接接头可采用MIG、TIG、弧形器、激光器或类似装置而被焊接，产生这两个组件的连续的结构联接。这种焊接的对接接头的质量对于在两个组件之间的缝隙以及这两个组件的材料的厚度差异极为敏感。该厚度差异可在设计过程中通过校准说明书来进行控制。在两个组件之间的缝隙是取决于制造工艺能力。当这两个组件是从冲压钣金采用冲压成型技术构建时，其开放边缘不能被产生零缝隙的接口界面，因为在工艺过程中的限制。因为这个原因，冲压成型的蛤壳式构造采用搭接截面以便形成合适的角式焊接接头，或者使凸缘突出以便提供双材料点焊接头。
发明内容
对于两个金属组件的在结构上的连续联接的最有效的工艺是激光焊接，因为激光焊接产生壁其他焊接技术显著更低的热量。激光焊接也总体上不需要填料材料，并具有显著更快的应用速度。然而，激光焊接在对接接头的缝隙上需要比其他焊接技术更紧密的容许公差，因此它通常只应用于搭接材料构造。从两个冲压成形开放截面钣金组件构建、通过在这些组件之间的接口处的对接接头采用激光焊接形成的蛤壳式结构联接的闭合截面空心元件可提供比现有技术的构造在重量和成本上的显著优势。在本发明的一个具体实施例中，闭合截面空心元件是由上薄金属片钣金冲压组件与下薄金属片钣金冲压组件构造而成；该上薄金属片钣金冲压组件具有采用冲压成形技术制造的开放截面，并被配置为带有两个主要的平行的下固立接口凸缘；该下薄金属片钣金冲压组件具有采用冲压成形技术制造的开放截面，并被配置为带有两个主要的平行的上固立接口凸缘。在冲压成形后，所述上薄金属片钣金冲压组件与下薄金属片钣金冲压组件是由专用固定装置被刚性地保持为尺度一致，且所述上固立接口凸缘和下固立接口凸缘是采用五轴激光切割来补充修整的。该固定装置便于所述上薄金属片钣金冲压组件和下薄金属片钣金冲压组件的移动造成沿着它们的整体接口以零缝隙的方式相互接触，同时连续地刚性被保持这些组件为尺度一致。然后，所述上薄金属片钣金冲压组件与下薄金属片钣金冲压组件是通过连续激光对接焊接沿着零缝隙接口在结构上联接的，同时被刚性地保持在固定装置内。因为这些组件是被刚性地保持为尺度一致，而且在相同的固定装置内进行五轴修整操作，零缝隙接口被完全保持，高质量激光焊接的接头没有多余的材料重叠，产生非常小的热效应，并获得高的处理速度。结果是制成一个具有可变横截面的连续空心结构元件，具有高度的尺度完整性，因为一旦这两个薄金属片钣金冲压组件是在结构上联接时，这些组件互相保持为尺度一致，一旦从所述固定装置内移除时，因而消除材料弹性震动效应，并消除在个别组件上形成的误差。以这种方式制成高效的闭合截面空心元件，它采用比同等结构的搭接或凸缘蛤壳式结构更少的材料，因而获得更轻的重量和更低的制造成本。此外，本发明所述的闭合截面空心元件可以成本经济的冲压成形工具来构造，因为不再需要高度精确的薄金属片钣金冲压组件，而所述固定装置在修整和焊接过程中提供所需要的尺度公差。本发明所述的闭合截面空心元件的另一个优点是它的横截面面积可以是沿着它的长度有较大变化的，相对于传统的闭合截面，例如由辊轧成形法、吹气成形法或液压成形法产生的非重叠的接头装置，本发明具有更高的比率。
图I是本发明所述的闭合截面空心元件的立体示意图。图2是本发明所述的闭合截面空心元件的爆炸分解图。图3是本发明所述的闭合截面空心元件部分安装在专用的固定装置内的立体示意图。图4是带有本发明所述的闭合截面空心元件的完全安装和修整的组件的专用固定装置的立体示意图。图5是带有本发明所述的闭合截面空心元件在激光焊接过程中完全安装的组件的专用固定装置的立体示意图。图6是本发明所述的闭合截面空心元件的一个应用的立体示意图。图7是本发明所述的闭合截面空心元件的进一步应用的立体示意图。图8是本发明所述的闭合截面空心元件的另一个应用的立体示意图。
具体实施例方式参考图I和图2，一个闭合截面空心元件(I)是由一个上薄金属片钣金冲压组件(10)与一个下薄金属片钣金冲压组件(20)构造而成。这两个薄金属片钣金冲压组件都是这样制造的通过将平的铁、铝或其他合适金属或合金的薄片冲压成形为所需要的开放截面形状，该形状是由最终应用的结构和包装需要来规定的。该上薄金属片钣金冲压组件(10)是被配置为带有两个主要的平行的下固立接口凸缘(12)和(14)。正如图I和图2所示的非限制性实施例，下薄金属片钣金冲压组件(20)是被配置为带有两个主要的平行的上固立 接口凸缘(22)和(24)。上薄金属片钣金冲压组件(10)的下固立接口凸缘(12)和(14)是在冲压成形后由五轴激光修整而产生高度精确的接口边缘(16)和(18)。下薄金属片钣金冲压组件(20)的上固立接口凸缘(22)和(24)是在冲压成形后由五轴激光修整而产生高度精确的接口边缘(26)和(28)。接口边缘(16)、(18)、(26)和(28)都是在单独操作过程中通过五轴激光来进行补充修整的，同时上薄金属片钣金冲压组件(10)与下薄金属片钣金冲压组件(20)都是由专用固定装置刚性地保持为尺度一致。在这种方式下，上固立接口凸缘
(22)和(24)的接口边缘(26)和(28)与下固立接口凸缘(12)和(14)的接口边缘(16)和(18)都是被配置为紧密配合，具有零缝隙。这个零缝隙接口(也被称为“接口 ”)便于形成高质量激光焊接的对接接头(30)，该接头在结构上联接上薄金属片钣金冲压组件(10)与下薄金属片钣金冲压组件(20)，一致产生一个可变横截面的连续空心结构元件(I)。图3显示了专用固定装置(40)的一个非限制性实施例，该固定装置被配置为刚性地保持所述上薄金属片钣金冲压组件(10)与下薄金属片钣金冲压组件(20)，在安装在所述专用固定装置(40)内之前所示的薄金属片钣金冲压组件由间隔垫块(42)保持在预设的距离。图4显示了带有所述上薄金属片钣金冲压组件(10)与下薄 金属片钣金冲压组件(20)的专用固定装置(40)，这些组件完全安装在固定装置(40)内，接口边缘(16)、(18)、(26)和
(28)已经通过五轴激光器补充修整好。该图显示，包含不精确形成的边缘(54)和(56)的废料(50)和(52)已经从接口凸缘(12)、(14、(22)和(24)上分离。图5显示了已撤消间隔垫块(42)的专用固定装置(40)，使所述上薄金属片钣金冲压组件(10)与下薄金属片钣金冲压组件(20)沿着它们之前的激光修整的接口边缘(16)、(18 )、( 26 )和(28 )形成互相接触，产生零缝隙情形。该图显示一束激光束(60 )沿着整个零缝隙完成对接接头(30)的焊接，以致制成可变横截面的连续空心结构元件(I)。图6显示了车辆悬挂控制臂(70)的一个非限制性实施例，该汽车悬挂控制臂(70)被配置为采用前面所述的制造技术由一个可变横截面的闭合截面空心结构元件来构建。图7显示了车辆电动车厢轨道(72)的一个非限制性实施例，该车辆电动车厢轨道
(72)被配置为采用前面所述的制造技术由一个可变横截面的闭合截面空心结构元件来构建。图8显示了车辆悬挂副车架梁(74)的一个非限制性实施例，该车辆悬挂副车架
(74)被配置为采用前面所述的制造技术由四个可变横截面的闭合截面空心结构元件来构建。
权利要求
1.一种从薄金属片钣金形成的闭合截面空心元件，包括 上薄金属片钣金冲压组件，具有采用冲压成形技术制造的开放截面，并被配置为带有两个主要的平行的下固立接口凸缘； 下薄金属片钣金冲压组件，具有采用冲压成形技术制造的开放截面，并被配置为带有两个主要的平行的上固立接口凸缘； 所述上固立接口凸缘和下固立接口凸缘是在冲压成形后补充修整的，以致沿着在所述上薄金属片钣金冲压组件与下薄金属片钣金冲压组件之间的接口互相接触，所述接口是可操作地被配置为在所述上薄金属片钣金冲压组件与下薄金属片钣金冲压组件之间的对接焊接结构联接接头，因而制成可变的横截面的连续空心结构元件。
2.根据权利要求I所述的闭合截面空心元件，其特征在于所述上薄金属片钣金冲压组件的下固立接口凸缘与所述下薄金属片钣金冲压组件的上固立接口凸缘是采用五轴激 光切割来补充修整的。
3.根据权利要求I所述的闭合截面空心元件，其特征在于所述上薄金属片钣金冲压组件与下薄金属片钣金冲压组件是通过连续激光对接焊接而沿着接口在结构上联接的。
4.根据权利要求2所述的闭合截面空心元件，其特征在于所述上薄金属片钣金冲压组件与下薄金属片钣金冲压组件是被刚性地保持为尺度一致，同时所述上固立接口凸缘和下固立接口凸缘是采用五轴激光切割来补充修整的。
5.根据权利要求3所述的闭合截面空心元件，其特征在于所述上薄金属片钣金冲压组件与下薄金属片钣金冲压组件是被刚性地保持为尺度一致，同时这些组件是通过连续激光对接焊接而沿着接口在结构上联接的。
6.一种从薄金属片钣金形成的闭合截面空心元件，包括 上薄金属片钣金冲压组件，具有适合采用冲压成形技术而被制造的开放截面，且该组件被配置为带有两个主要的平行的下固立接口凸缘； 下薄金属片钣金冲压组件，具有采用冲压成形技术制造的开放截面，并被配置为带有两个主要的平行的上固立接口凸缘； 所述上薄金属片钣金冲压组件与所述下薄金属片钣金冲压组件是可操作地被配置为被刚性地保持为尺度一致，同时上固立接口凸缘与下固立接口凸缘是在冲压成形后采用五轴激光切割来补充修整的，以致沿着这些组件的整体接口互相接触； 所述上薄金属片钣金冲压组件与所述下薄金属片钣金冲压组件是可操作地被配置为被刚性地保持为尺度一致，同时沿着这些组件的接口通过连续激光对接焊接在结构上联接，因而制成可变的横截面的连续空心结构元件。
7.根据权利要求6所述的闭合截面空心元件，其特征在于所述上薄金属片钣金冲压组件与所述下薄金属片钣金冲压组件是可操作地被配置为用作车辆悬挂控制臂。
8.根据权利要求6所述的闭合截面空心元件，其特征在于所述上薄金属片钣金冲压组件与所述下薄金属片钣金冲压组件是可操作地被配置为用作车辆电动车厢轨道。
9.根据权利要求6所述的闭合截面空心元件，其特征在于所述上薄金属片钣金冲压组件与所述下薄金属片钣金冲压组件是可操作地被配置为用作车辆悬挂副车架梁。
全文摘要
本发明提供了从闭合截面空心元件制成的车辆结构部件，它采用传统的蛤壳式构造，但消除了现有技术中的搭接接头。已经证明，可用于大体积的应用，例如那些由汽车工业所决定的应用。钣金冲压成型是制造结构组件的最经济的方法。本发明消除了在蛤壳式闭合截面空心元件内与搭接接头或凸缘式接头相关的多余的材料，因而减轻了重量和降低了成本。
文档编号B23K26/00GK102652068SQ201080057190
公开日2012年8月29日 申请日期2010年12月16日 优先权日2009年12月17日
发明者鲁道夫·格鲁伯 申请人:美提玛提科帕腾口有限责任公司