专利名称：一种镁合金汽车转向控制臂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车底盘零件，尤其是一种轿车前悬挂系统中的上转向控制臂。
背景技术：
汽车转向控制臂是用于连接汽车转向节与汽车前轴之间的构件，用于传递力矩到前轴使车辆转向。目前的一种桥车前悬挂系统中的汽车上转向控制臂，其结构为包括一个整体呈U型的控制臂本体，控制臂本体具有一个第一支臂和第二支臂，以及连接在第一支臂和第二支臂之间的中间部分，第一支臂和第二支臂的端末处各具有一个用于连接车辆前轴的同心圆筒，同心圆筒中轴线平行于控制臂本体两侧面，在中间部分上还具有一个用于连接转向节的通孔；所述中间部分的通孔与第一支臂和第二支臂的同心圆筒的中轴线不垂直，其轴线夹角为75、5°，所述U型的控制臂本体内边的两侧和外边上位于第一支臂和第二支臂处的两侧均设置有垂直于本体的凸起。这种控制臂一般采用铝合金材料制造，为简单的锻造工艺制得，质量在0. 8KG以上，不利于减重。故铝合金材料生产的控制臂存在质量大，加工难度大、个人劳动强度大的缺陷。镁是目前最轻的金属材料，具有来源广泛，良好的阻尼减震性能，重量轻、比强度和比刚度高，而且具有良好的切削加工性，尺寸稳定性，易回收等特点，被认为是21世纪最具应用前景的绿色结构材料。同体积的镁合金和铝合金重量要低很多，但相应的材料强度也低于铝合金。故申请人想到，如果能够研制一种镁合金材料的汽车转向控制臂，同时在控制臂的结构和工艺上改进使其强度能够达到铝合金制品的要求，则可以在保证汽车转向控制臂性能要求的基础上，达到减轻重量的目的，进而降低控制臂加工难度，也更加有利于车辆设计。
发明内容
针对上述现有技术不足，本发明要解决的技术问题是克服上述采用铝合金材料生产控制臂存在质量大，加工难度大，个人劳动强度大，不利于车辆减重的缺陷，提供一种满足控制臂的使用性能要求的质量更小的镁合金控制臂。为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案
一种镁合金汽车转向控制臂，包括一个整体呈U型的控制臂本体，控制臂本体具有一个第一支臂和第二支臂，以及连接在第一支臂和第二支臂之间的中间部分，第一支臂和第二支臂的端末处各具有一个用于连接车辆前轴的同心圆筒，同心圆筒中轴线平行于控制臂本体两侧面，在中间部分上还具有一个用于连接转向节的通孔；所述中间部分的通孔与第一支臂和第二支臂的同心圆筒的中轴线不垂直，其轴线夹角为75、5°，所述U型的控制臂本体内边的两侧和外边上位于第一支臂和第二支臂处的两侧均设置有垂直于本体的凸起，所述凸起高度从中间部分所在位置到同心圆筒所在位置逐渐加大，其特点在于，所述控制臂本体的所述凸起所在的边上还设置有向外凸的加强筋，所述控制臂采用AM系列或AZ系列的镁合金材料，经过一次铸造——加热——终锻成形的复合成形工艺制得。其中，所述加强筋的厚度为6mm，宽度为2-4mm，控制臂本体上所述凸起所在位置的厚度为20_21mm，控制臂本体上所述凸起之间的凹槽厚度为9mm，所述控制臂本体上通孔所在位置的外边处厚度为10mm，所述通孔的厚度为16mm。其中，所述复合成形工艺具体指在500 800T的压铸机上通过压铸(或者挤压铸造)来使控制臂本体的铸坯在模具型腔中一次成形，然后在350 400°C密闭的加热炉中保温18-25分钟，再在300T 500T液压机上将铸坯在终锻模具中一次锻造得到最终符合要求的镁合金汽车控制臂的终成形件。本发明的优点是
本发明镁合金汽车控制臂的工艺流程短，提高了生产效率；加工难度小，减少了工人劳动强度，降低了生产成本；同时在保证性能强度的基础上减轻了控制臂的重量，满足了汽车轻量化要求，为减少能源消耗以及环境保护做出了长远的贡献。据统计，汽车自重每减少10%，油耗可减少5. 5%，燃料经济性可提高3%_5%，同时降低排放10%左右。故本发明对节约能源，降低环境污染均具有实际意义。
图1是本发明镁合金汽车控制臂的轴测示意图2是本发明镁合金汽车控制臂的主视图(图2相对于图1为俯视方向)； 图3是图2的A-A线剖面示意图； 图4是图2的B-B线剖面示意图； 图5为图2的俯视图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明的结构作进一步的详细说明。具体实施时，本镁合金汽车转向控制臂特别适合应用于轿车前悬挂系统上控制臂。如图1至图5所示，一种镁合金汽车转向控制臂，其结构为，包括一个整体呈U型的控制臂本体1，控制臂本体1具有一个第一支臂和第二支臂，以及连接在第一支臂和第二支臂之间的中间部分，第一支臂和第二支臂的端末处各具有一个用于连接车辆前轴的同心圆筒2，同心圆筒2中轴线平行于控制臂本体两侧面，在中间部分上还具有一个用于连接转向节的通孔3 ；所述中间部分的通孔3与第一支臂和第二支臂的同心圆筒2的中轴线不垂直，其轴线夹角为75、5°，所述U型的控制臂本体1内边的两侧和外边上位于第一支臂和第二支臂处的两侧均设置有垂直于本体的凸起4，所述凸起4高度从中间部分所在位置到同心圆筒2所在位置逐渐加大，其中，所述控制臂本体的所述凸起4所在的边上还设置有向外凸的加强筋5，所述加强筋5的厚度为6mm，宽度为2_4mm，控制臂本体1上所述凸起4 所在位置的厚度为20-21mm，控制臂本体上所述凸起之间的凹槽6厚度为9mm，所述控制臂本体上通孔3所在位置的外边处7厚度为10mm，所述通孔3的厚度为16mm ；所述控制臂采用AM系列或AZ系列的镁合金材料，经过一次铸造——加热——终锻成形的复合成形工艺制得。其中，所述复合成形工艺具体指在500 800T的压铸机上通过压铸(或者挤压铸造) 来使控制臂本体的铸坯在模具型腔中一次成形，然后在350 400°C密闭的加热炉中保温 18-25分钟，再在300T 500T液压机上将铸坯在终锻模具中一次锻造得到最终符合要求的镁合金汽车控制臂的终成形件。本发明的汽车转向控制臂，虽然采用的是镁合金材料，但是由于其结构进行了改进，设置了加强筋，对各处厚度的数据参数进行了调整，同时对工艺进行了改进，经过终锻成形，故最终得到转向控制臂的性能不仅能够满足其使用标准的要求，设置已经能够超过传统的铝合金转向控制臂的性能水平。为了验证本发明的汽车转向控制臂的性能，申请人进行了实验，采用本发明的镁合金汽车转向控制臂，和背景技术所述传统的铝合金转向控制臂相比较，测试其疲劳强度性能，测试时，将控制臂的第一支臂和第二支臂两端的两个同心圆筒通过一个通轴固定在试验台底座上，使中间部分竖直向上，并采用固定装置通过中间部分的通孔将其固定在一个气动装置上，气动装置通过固定装置给中间部分间隔地施加一个横向的冲击力，使其产生一个模拟实际工作状况的冲击扭矩，测试出现疲劳断裂时的冲击次数。具体测试标准是依照美国通用汽车公司关于汽车上控制臂服役条件所规定的服役性能检测标准。测试结果如下
权利要求
1.一种镁合金汽车转向控制臂，包括一个整体呈U型的控制臂本体，控制臂本体具有一个第一支臂和第二支臂，以及连接在第一支臂和第二支臂之间的中间部分，第一支臂和第二支臂的端末处各具有一个用于连接车辆前轴的同心圆筒，同心圆筒中轴线平行于控制臂本体两侧面，在中间部分上还具有一个用于连接转向节的通孔；所述中间部分的通孔与第一支臂和第二支臂的同心圆筒的中轴线不垂直，其轴线夹角为75、5°，所述U型的控制臂本体内边的两侧和外边上位于第一支臂和第二支臂处的两侧均设置有垂直于本体的凸起，所述凸起高度从中间部分所在位置到同心圆筒所在位置逐渐加大，其特征在于，所述控制臂本体的所述凸起所在的边上还设置有向外凸的加强筋，所述控制臂采用AM系列或AZ 系列的镁合金材料，经过一次铸造——加热——终锻成形的复合成形工艺制得。
2.如权利要求1所述的镁合金汽车转向控制臂，其特征在于，所述加强筋的厚度为 6mm，宽度为2-4mm，控制臂本体上所述凸起所在位置的厚度为20_21mm，控制臂本体上所述凸起之间的凹槽厚度为9mm，所述控制臂本体上通孔所在位置的外边处厚度为10mm，所述通孔的厚度为16mm。
3.如权利要求1所述的镁合金汽车转向控制臂，其特征在于，所述一次铸造——加热——终锻成形的复合成形工艺，是指在500 800T的压铸机上通过压铸或者挤压铸造来使控制臂本体的铸坯在模具型腔中一次成形，然后在350 400°C密闭的加热炉中保温 18-25分钟，再在300 500T液压机上将铸坯在终锻模具中一次锻造得到最终符合要求的镁合金汽车控制臂的终成形件。
全文摘要
本发明公开了一种镁合金汽车转向控制臂，包括一个具有第一支臂、第二支臂以及中间部分的控制臂本体，第一支臂和第二支臂端末处各具有一个同心圆筒，中间部分上具有一个通孔；控制臂本体内边的两侧和外边上位于第一支臂和第二支臂处的两侧均设置有垂直于本体的凸起，所述控制臂本体的所述凸起所在的边上还设置有向外凸的加强筋，控制臂采用AM系列或AZ系列的镁合金材料，经过一次铸造——加热——终锻成形的复合成形工艺制得。本发明镁合金汽车控制臂的工艺流程短，提高了生产效率；降低了生产成本；同时在保证性能强度的基础上减轻了控制臂的重量，满足了汽车轻量化要求，为减少能源消耗以及环境保护做出了长远的贡献。
文档编号B60G7/00GK102152721SQ20111007071
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者曹韩学, 游国强, 赵东林, 龙思远 申请人:重庆大学