从预焊的坯组件形成车辆车身结构的方法
【技术领域】
[0001]本披露的技术领域一般涉及车辆车身结构，并且更具体来说，涉及用于形成具有通过铝合金衬板坯加固的铝合金底板坯的车辆车身结构的方法。
【背景技术】
[0002]车辆的骨架包括若干整体形成的车辆车身结构。在机动车辆中，例如，车辆车身结构通常包括车身底部的横梁、顶盖骨架、A柱和B柱和C柱以及纵梁。当紧固在一起时，那些结构支撑宽范围的汽车零件，包括车门、发动机罩、行李箱盖以及后顶盖侧板。上述车辆车身结构可以包括底板坯，该底板坯通过衬板坯加固以提供支撑在目标位置的额外的结构，其中每个还通常由钢制成。
[0003]汽车制造商近年来已经开始在可能的情况下用铝合金替代钢以减少汽车重量并提高燃料经济性。铝合金通常具有比钢高的强度重量比。鉴于此原因，由铝合金制成的车辆车身结构通常可以基本符合最小强度要求而称重小于其钢对等物，即使可能需要较厚规格的铝合金来这样做。然而，使用铝合金来制造车辆车身结构呈现出一些与制造相关的挑战。更明显地，较厚规格的铝合金可以较难以形成为所需的最终形状，并且多个铝合金坯接合在一起(例如，将铝合金衬板坯接合到铝合金底板坯以用于结构加固)在一些情况下可能比钢坯更困难。
[0004]实际上，通过铝合金衬板坯来加固铝合金底板坯的先前努力已经证明在制造设置方面的麻烦。这些先前努力涉及将两个坯分开变形并且随后通过一系列铆钉将坯附接在一起。虽然这起作用，但是分开的成形过程使用不同组的工具。此外，将单个变形的坯装配在一起的性质可能需要坯之间的间隙以确保坯在不受不当干扰的情况下被同化。但是，坯之间的间隙的存在可能妨碍铆接过程并且需要专用调整技术，其中在将坯集合在一起之后物理地调整坯以更好匹配其形状。此外，铆钉增加结构的重量，这在某一点上可能开始抵消通过用铝合金代替钢实现的重量减少收益。
【发明内容】
[0005]披露一种用于形成车辆车身结构的方法，该车辆车身结构包括铝合金底板坯和加固铝合金衬板坯。该方法包括用一系列电阻焊点将衬板坯预焊到底板坯以形成预焊的坯组件。在预焊之后，将预焊的坯组件变形为更复杂的三维形状，该形状类似于车辆车身结构的所需轮廓。预焊的坯组件的变形通过适合的金属加工过程来执行，诸如像冲压。冲压过程可以被配置成导致底板坯和衬板坯的同时变形，其中最严重的扭曲远离该系列焊点并且在焊点所引起的热影响区外发生。在预焊的坯组件的变形之后，可以在底板坯与衬板坯之间在任何需要的地方可选地形成额外焊接接头以将坯更好地紧固在一起。
[0006]将底板坯与衬板坯预焊在一起并且随后使两个坯同时变形为车辆车身结构实现坯之间的界面表面匹配。具体来说，在一些情况下，由于两个坯被一起变形的事实，可以在底板坯与衬板坯之间实现零间隙的表面对表面的邻接，甚至在车辆车身结构的两个坯重叠的尖锐圆角部分处。这种紧密的界面配合通过最小化或消除坯之间的间隙和分离来提高强度。还促进可能在变形之后的可选焊接实践，因为坯呈现出这些实践可能需要的良好界面机械接触。
[0007]所披露的方法还可以简化车辆车身结构的整体制造操作。具体来说，可以消除两个分开的金属加工过程(一个用于底板坯并且一个用于衬板坯)的协调操作，因为底板坯和衬板坯通过相同的金属加工过程被同时变形。使两个坯同时变形还可以避免实行这些类型的麻烦的调整技术的需要，所述调整技术极通常用来改进分开变形的坯之间的配合。这些与过程相关的属性以及其他属性使得制造操作实用、成本有效并且能够以极少偏差一致地制造车辆车身结构。
[0008]在以下论述中，根据所披露的方法的车辆车身结构的制造是参照通常称为“B柱”的汽车支柱来论述。“B柱”是沿汽车的侧面在前侧车窗与后侧车窗之间定位的竖直支撑结构。在以下描述的“B柱”中，术语“柱坯”是指一种类型的底板坯，如同其名字暗示的一样，意欲变形为汽车支柱的主要结构部件。柱坯通过在预定区域上的衬板坯来加固以增强B柱，而不会增加任何不必要的重量。然而，术语“柱坯”在结合B柱的制造使用时并不限于此，而是当然可以结合其他类型的汽车支柱来使用，包括“A柱”和“C柱”。
[0009]本发明包括以下方案:
1.一种形成车辆车身结构的方法，所述方法包括:
将衬板坯和底板坯以表面对表面的面对的方式放置在一起以在所述衬板坯与所述底板坯之间产生紧配界面，所述衬板坯和所述底板坯中的每一个由铝合金组成；
通过在两个坯的所述紧配界面处形成系列的电阻焊点来将所述衬板坯点焊到所述底板坯，从而形成预焊的坯组件；以及
将所述预焊的坯组件变形，以使得所述底板坯的一部分和所述衬板坯的相邻重叠部分同时变形。
[0010]2.如方案I所述的方法，其中所述衬板坯和底板坯在被放置在一起并点焊时都是平面的。
[0011]3.如方案I所述的方法，其中将所述衬板坯点焊到所述底板坯沿所述衬板坯的中心区域发生，并且其中所述预焊的坯组件的变形主要在所述衬板坯的所述中心区域之外发生。
[0012]4.如方案3所述的方法，其中将所述衬板坯点焊到所述底板坯只沿所述衬板坯的所述中心区域发生。
[0013]5.如方案I所述的方法，其中在变形之后，所述衬板坯和所述底板坯在所述衬板坯与所述底板坯重叠的任何地方进行表面对表面的邻接。
[0014]6.如方案I所述的方法，其进一步包括:
在所述两个坯已经变形之后，焊接所述衬板坯和所述底板坯。
[0015]7.如方案6所述的方法，其中所述焊接包括激光焊接、金属惰性气体(MIG)焊接、钨惰性气体(TIG)焊接、电弧条焊接、电阻点焊中的至少一个或其组合。
[0016]8.如方案I所述的方法，其中所述预焊的坯组件被变形为包括底壁和从所述底壁坯延伸出的两个侧壁的汽车支柱，其中所述系列的电阻焊点位于所述支柱的所述底壁处，并且其中所述衬板坯和底板坯的同时变形的部分包括所述支柱的所述侧壁。
[0017]9.如方案8所述的方法，其进一步包括:
在所述汽车支柱的所述侧壁中的一个或两个处，将所述衬板坯和所述底板坯的同时变形的部分焊接在一起。
[0018]10.如方案9所述的方法，其中所述焊接包括激光焊接、金属惰性气体(MIG)焊接、钨惰性气体(TIG)焊接、电弧条焊接、电阻点焊中的至少一个或其组合。
[0019]11.如方案I所述的方法，其中所述预焊的坯组件的变形包括:
将所述预焊的坯组件位于冲压设备中并且位于含有腔体的模块上方；以及将所述预焊的坯组件冲压为形状对应于所述腔体的车辆车身结构。
[0020]12.一种形成汽车支柱的方法，所述方法包括:
将衬板坯和柱坯以表面对表面的面对的方式放置以在所述衬板坯与所述柱坯之间产生紧配界面，所述衬板坯和所述柱坯中的每一个由铝合金组成；
在所述衬板坯和所述柱坯的所述紧配界面处形成系列的电阻焊点以形成预焊的坯组件，所述系列的焊点被限制于所述衬板坯的中心区域，从而使得所述衬板坯的在所述中心区域的每侧上的侧边区域不含有焊点；以及
将所述预焊的坯组件变形，以使得所述柱坯和所述衬板坯同时变形为汽车支柱，所述变形导致所述衬板坯的所述中心区域和所述柱坯的下面的区域变成所述柱的底壁，并且进一步导致所述衬板坯的所述侧边区域和所述柱坯的在所述衬板坯的所述侧边区域下方并且延伸超出述衬板坯的所述侧边区域的部分变成所述汽车支柱的侧壁，所述支柱的所述侧壁中的每一个从所述底壁延伸出。
[0021]13.如方案12所述的方法，其中所述衬板坯和所述柱坯在被放置在一起并点焊时都是平面的。
[0022]14.如方案12所述的方法，其中在所述预焊的坯组件的变形之前形成的所述电阻焊点被限制于所述汽车支柱的所述底壁。
[0023]15.如方案12所述的方法，其进一步包括:
在所述汽车支柱的所述侧壁中的一个或两个上将所述衬板坯焊接到所述柱坯。
[0024]16.如方案15所述的方法，其中所述焊接包括激光焊接、金属惰性气