一种适用于车身骨架承载的铝合金型材的制作方法

本实用新型属于车身骨架承载型材技术领域，特别涉及一种适用于车身骨架承载的铝合金型材。

背景技术：

汽车的普及带来了能源危机和环境污染等问题，在“节能、安全、环保”的工业发展主题下，发展新能源汽车已成为发展趋势。对于全新架构的新能源汽车，轻量化材料使其朝着更高性能的发向发展。车身作为汽车最大的零部件，其重量约占整车的30％-40％，车身的轻量化可以通过减重增加新能源汽车的续航能力，降低电池成本，获得更好的经济效益。在应用新材料实现车身轻量化中，综合考虑性能、密度、成本等因素，铝合金成为首选材料。

铝合金型材目前已广泛应用于门窗、幕墙等建筑装修领域，铝合金建筑型材横断面结构往往从美学角度出发，且在建筑装修中受力形式比较单一。考虑到车身承受载荷情况复杂，且在碰撞中需要吸收能量，因此将建筑上的铝合金型材横断面结构应用于汽车车身具有较大的安全隐患。综合铝合金材料自身比强度高、可塑性强等优势，合理的型材横断面结构可以提高挤压铝合金型材的刚度和吸能效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种适用于车身骨架承载的铝合金型材，其采用外围板逐层内接四边形筋板的横断面结构，横断面法向及平行横断面方向的吸能效果较好，抗弯、抗扭性能好。

本实用新型提供的技术方案为：

一种适用于车身骨架承载的铝合金型材，包括：

外围板，其横断面为中空的矩形，所述矩形的四条边框具有相同的厚度；

第一筋板，其设置在所述外围板的内侧，所述第一筋板的横断面为所述外围板的内接四边形；

第二筋板，其设置于所述第一筋板的内侧，所述第二筋板的横断面为所述第一筋板的内接四边形。

优选的是，所述外围板、第一筋板及第二筋板为一体成型结构。

优选的是，以所述外围板的中心为原点，所述外围板的外轮廓线的曲线方程为：

以及

所述外围板的内轮廓线的曲线方程为：

式中，a和b为分别为外围板的两条相邻边框的外轮廓线长度的一半，t为外围板边框的厚度，t＜a且t＜b。

优选的是，所述第一筋板的外轮廓线的曲线方程为：

式中，a和b为分别为外围板的两条相邻边框的外轮廓线长度的一半，t为外围板边框的厚度，t＜a且t＜b。

优选的是，所述第一筋板的内轮廓线的曲线方程为：

式中，a和b为分别为外围板的两条相邻边框的外轮廓线长度的一半，t为外围板边框的厚度，t＜a且t＜b。

优选的是，所述第二筋板的外轮廓线的曲线方程为：

式中，a和b为分别为外围板的两条相邻边框的外轮廓线长度的一半，t为外围板边框的厚度，t＜a且t＜b。

优选的是，所述第二筋板的内轮廓线的曲线方程为：

式中，a和b为分别为外围板的两条相邻边框的外轮廓线长度的一半，t为外围板边框的厚度，t＜a且t＜b。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型提供的适用于车身骨架承载的铝合金型材，弯曲刚度与扭转刚度较高，抗弯、抗扭性能好；

(2)本实用新型提供的适用于车身骨架承载的铝合金型材，横断面方向和横断面法向方向的吸能效果较好，压溃变形吸能过程规范，载能力较强；

(3)本实用新型提供的适用于车身骨架承载的铝合金型材，横断面材料利用率较高，挤压铝型材质量较轻。

附图说明

图1为本实用新型所述的适用于车身骨架承载的铝合金型材总体结构示意图。

图2为本实用新型所述的适用于车身骨架承载的铝合金型材横断面示意图。

图3为本实用新型所述的适用于车身骨架承载的铝合金型材的横断面法向压溃示意图。

图4为本实用新型所述的田字形铝合金型材的横断面法向压溃示意图。

图5为本实用新型所述的日字形铝合金型材的横断面法向压溃示意图。

图6为本实用新型所述的口字形铝合金型材的横断面法向压溃示意图。

图7为本实用新型所述的适用于车身骨架承载的铝合金型材平行横断面方向压溃示意图。

图8为本实用新型所述的田字形铝合金型材平行横断面方向压溃示意图。

图9为本实用新型所述的日字形铝合金型材平行横断面方向压溃示意图。

图10为本实用新型所述的口字形铝合金型材平行横断面方向压溃示意图。

图11为本实用新型所述的为不同的铝合金型材压溃吸能曲线对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-2所示，本实用新型提供了一种适用于车身骨架承载的铝合金型材，其包括外围板110，其横断面为中空的矩形，所述矩形外围板110的四条边框具有相同的厚度。外围板110包括外轮廓线外111和内轮廓线112，所述外轮廓线111和内轮廓线112为分段线性线段。

第一筋板120，其设置在所述外围板110的内侧，所述第一筋板120的横断面为所述外围板110的内接四边形。第一筋板120包括外轮廓线121和内轮廓线122，所述外轮廓线121和内轮廓线122均为分段的线性线段。所述的第一筋板120每条边框的两端分别连接在外围板110的两条相邻边框中心处。

还包括第二筋板130，其设置于所述第一筋板120的内侧，所述第二筋板130的横断面为所述第一筋板120的内接四边形。第二筋板130包括外轮廓线131和内轮廓线132，外轮廓线131和内轮廓线132分别为分段线性线段。所述第二筋板130的每条边框的两端分别连接在第一筋板120的两条相邻边框的中心处。

其中，外围板110、第一筋板120及第二筋板130均采用铝合金板。外围板110、第一筋板120及第二筋板130为一体成型，这样的结构能够增强矩形铝合金型材横断面的抗变形能力和压溃变形吸能效果，提高汽车的安全性。

以所述外围板110的横断面的中心为坐标原点，建立直角坐标系；使外围板110横端面的一条中线与x轴重合，使位于x轴上方的部分横断面与位于x轴下方的部分横断面相互对称。

其中，所述外围板110的外轮廓线111的曲线方程为：

以及

所述外围板110的内轮廓线112的曲线方程为：

其中，a为外围板与x轴平行的边框的外轮廓线长度的一半，b为外围板与y轴平行的边框的外轮廓线长度的一半，t为外围板边框的厚度，t＜a且t＜b；a和b可根据实际需要任意取值，t按常用铝合金板厚度取值即可。

所述第一筋板120的外轮廓线121的曲线方程为：

所述第一筋板120的内轮廓线122的曲线方程为：

其中，a为外围板与x轴平行的边框的外轮廓线长度的一半，b为外围板与y轴平行的边框的外轮廓线长度的一半，t为外围板边框的厚度，t＜a且t＜b；a和b可根据实际需要任意取值，t按常用铝合金板厚度取值即可。

所述第二筋板130的外轮廓线131的曲线方程为：

所述第二筋板130的内轮廓线132的曲线方程为：

其中，a为外围板与x轴平行的边框的外轮廓线长度的一半，b为外围板与y轴平行的边框的外轮廓线长度的一半，t为外围板边框的厚度，t＜a且t＜b；a和b可根据实际需要任意取值，t按常用铝合金板厚度取值即可。

外围板110的内轮廓线112与第一筋板120的外轮廓线121相交于第一交点系列，其坐标分别为(-a+t，t)；(-t，b-t)；(t，b-t)；(a-t，t)；(-a+t，-t)；(-t，-b+t)；(t，-b+t)；(a-t，-t)。第一筋板120内轮廓线122与第二筋板130的外轮廓线131相交于第二交点系列，其坐标分别为

根据上述六个曲线方程以及第一交点系列和第二交点系列，可得到的铝合金型材的横断面结构。

将本实用新型提供的铝合金型材与典型常用铝合金型材性能进行对比，其具体过程如下：选取高度为100mm，横断面结构中外围板长为20mm，宽为20mm，横断面的所有边框厚度为2mm的铝合金型材为对比对象。与本实用新型提供的铝合金型材进行对比的铝合金型材的横断面形状分别为口字形、日字形及田字形。对上述铝合金型材加载相同的载荷，对比分析其抗弯变形、抗扭变形、压溃吸能特性。

不同横断面形状的铝合金型材抵抗弯曲及扭转性能对比结果如表1所示：

表1不同横断面形状抵抗弯曲及扭转性能对比表

从表1中可以看出，在施加相同载荷的情况下，本实用新型提供的铝合金型材的最大弯曲形变及最大扭曲形变均小于其他几种常用铝合金型材，说明本实用新型提供的铝合金型材的抗变形(包括弯曲和扭转)能力较强。

图3-6为分别不同横断面形状的铝合金型材的横断面法向压溃示意图，从图中可以看出本实用新型提供的铝合金型材的压溃变形过程形状规范，逐级变形。

图7-10分别为不同横断面形状的铝合金型材的受到与横断面平行的载荷的压溃示意图，从图中可以看出本实用新型提供的铝合金型材的压溃变形过程不会出现材料变形过大而导致材料流动异常。

图11为不同横断面形状的铝合金型材压溃吸能曲线图，从图中可以看出本实用新型提供的铝合金型材性对于其他类型的铝合金型材吸收的动能较大，更有利于整车的安全性。

综上所述，本实用新型提供的适用于汽车车身骨架承载的铝合金型材，刚度较高，抗变形能力好，吸能特性较好，承载能力强；质量较轻，可挤压成型，材料利用率较高；克服了现有铝合金型材受力单一性能较低的缺陷。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。