一种汽车前副车架总成的制作方法

本发明属于车辆工程领域，尤其涉及一种前副车架总成。

背景技术：

副车架是前后车桥的骨架，是前后车桥的组成部分。副车架并非完整的车架，只是支承前后车桥、悬挂的支架，使车桥、悬挂通过它再与“正车架”相连，习惯上称为“副架”，副车架包括前副车架和后前副车架，前副车架和后前副车架都是汽车底盘的重要组成部分。作为稳定杆、转向机、发动机悬置、摆臂等零部件提供安装位置的重要支撑结构，副车架是关键的受力部件，其受力复杂，为保证足够的强度和刚度，通常采用钢制框架结构附加大量的结构钣金件，为此还需要并使用很多加强的焊接组件，使得整个副车架焊接工序较多，从而成本高昂，工艺复杂，整体重量较大。在轻量化设计，整车减重的背景下，前副车架也是减重的对象，但是国内汽车设计的薄弱，有时为了保证强度和刚度还需要在前副车架上额外加装加强筋，反而增加了前副车架的重量。为此在不改变前副车架材料的情况下需要对前副车架的主体结构、主要零件以及加工工艺进行优化达到减重降本的目的。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种汽车前副车架总成，通过调整前副车架不同位置的壁厚，既增加主要受力处的壁厚，减少非主要受力处的壁厚，在略微增强前副车架总体刚性的情况下，极大的减少了内部钣金件的使用以及焊接的工序，降低了前副车架的重量的成本，在性能不变的情况下达到轻量化的目的。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种汽车前副车架总成，包括前副车架上板和前副车架下板，所述的前副车架上板包括左纵梁、右纵梁、前横梁和后横梁，其特征为，所述前副车架上板呈不规则倒u型框架结构，所述左纵梁和所述右纵梁侧壁厚度一致，所述前横梁和所述后横梁的侧壁厚度不超过所述左纵梁和所述右纵梁的侧壁厚度的三分之二，所述前横梁和所述后横梁内边与所述左纵梁和所述右纵梁内边对齐，所述的左纵梁和所述右纵梁与所述前横梁和所述后横梁之间通过等离子焊固定连接，所述前副车架上板结构成型后对所述前副车架上板冲压成型，所述的前副车架上板侧部翻边，且翻边与前副车架下板水平面平行，所述的前副车架下板侧壁厚度不超过所述前横梁和所述后横梁侧壁厚度，所述的前副车架上板与所述的前副车架下板之间通过搭接焊固定连接。

上述技术方案中，优选的，还包括两个前固定套筒和两个后固定套筒，所述的左纵梁、所述的右纵梁分别和所述的前副车架下板包裹住所述的前固定套筒，所述的前固定套筒与前副车架上板和所述的前副车架下板通过焊接固定，所述的左纵梁、所述的右纵梁和所述的前副车架下板上设置有与所述后固定套筒相配合的套筒孔，所述的后固定套筒固定在所述的套筒孔内。

上述技术方案中，优选的，所述的左纵梁和所述的右纵梁上分别设置有受力槽，所述的左纵梁和所述的右纵梁从前固定套筒起至受力槽段倾斜设置，与此段对应的前副车架下板也倾斜设置。

上述技术方案中，优选的，所述的前副车架下板上设置有与所述左纵梁、所述右纵梁、所述前横梁和所述后横梁相配合的若干个定位支撑凸起。

上述技术方案中，优选的，所述的定位支撑凸起被前副车架上板罩在内侧。

上述技术方案中，优选的，所述的前副车架上板呈所述前横梁长，所述后横梁短的等腰梯形。

上述技术方案中，优选的，所述的前副车架下板上设置有两个位置相对的安装板，所述的安装板相对于前副车架下板倾斜设置且安装板底边翻边，所述的安装板分别被罩在所述的左纵梁和所述右纵梁内。

上述技术方案中，优选的，所述的前副车架上板和所述前副车架下板合围成具有中间开放结构的盒体。

上述技术方案中，优选的，所述的前副车架下板上设置有分别和所述左纵梁和所述右纵梁相配合的支撑片，所述的支撑片靠近所述的后固定套筒。

上述技术方案中，优选的，所述的前副车架下板上设置有若干个减重孔。

公知的汽车耗油量、动力性能与汽车的整备质量正相关，汽车的整备质量越轻，油耗和性能越优。汽车轻量化的主要途径包括使用新型材料以及优化结构设计，由于新型材料大多为高成本的合金、陶瓷、碳纤维等，因此结构设计的优化是普通车辆轻量化较为现实的方式。本发明则是对前副车架总成进行轻量化后的改型结构。在不改变前副车架总成整体框架以及受力的情况下采用新的结构来达到减重的目的。

在本发明中前副车架总成分为前副车架上板和前副车架下板，其中前副车架下板一体冲压成型，前副车架上板中的左纵梁、右纵梁、前横梁和后横梁结构部件通过离子焊接连接后再将整个等离子焊接坯料整体冲压成型。这样处理，前副车架上板整体冲压成型确保了整个大零件尺寸的精度，减少了后续焊接的工作量与焊接变形量。前副车架上板分为主受力部和副受力部，其中副受力部和前副车架下板整体的壁厚比主受力部薄，在前副车架下板除了与其他结构连接必须的连接件外没有其他加强件等支撑部件，全部依靠前副车架上板的主受力部保持整体的刚度。根据压溃强度ps∝t(σb)ⁿ、压痕抗力pt∝t(σp)ⁿ、变形抗力p∝t*edⁿ公式(t为板材厚度，σb为抗拉强度，σp为板材流变应力，ed为动荷模量，n为常数)，板材的厚度和抗击性能成正比，只要主受力部足够厚，则副受力部可以尽量薄，而前副车架下板在整体中可视为副受力部，则只需要前副车架上板上的主受力部达到一定厚度，前副车架下板也可以进行削薄处理。前副车架上板的主受力部以左纵梁和右纵梁为主，覆盖前固定套筒和后固定套筒以及两侧连接座。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过增加前副车架上板左右纵梁的厚度，削弱前副车架上板其余位置，以及前副车架下板的厚度，略微增强或不降低前副车架总体刚性的情况下，优化前副车架总成的结构和重量，达到性能不损失而轻量化的目的。

附图说明

图1为本发明前副车架总成立体图。

图2为本发明前副车架总成另一角度立体图。

图3为本发明前副车架总成去除左纵梁、右纵梁示意图。

图4为本发明前副车架总成去除前副车架上板示意图。

图5为本发明前副车架总成俯视图。

图6为本发明前副车架总成正视图。

图7为本发明前副车架总成侧视图。

图8为本发明前副车架总成左纵梁截面示意图。

图9为图1-a处局部放大图。

图10为图2-b处局部放大图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1，如图1至图10所示，一种汽车前副车架总成,包括前副车架上板1和前副车架下板2，所述的前副车架上板1包括左纵梁13、右纵梁14、前横梁11和后横梁12，所述的前副车架上板1呈前横梁11长，后横梁12短，左纵梁13和右纵梁14对称的等腰梯形。所述前副车架上板1呈不规则倒u型框架结构，前副车架上板1与前副车架下板2上下合围后成具有中间开放结构的盒体。从水平面看，前副车架总成呈前横梁11高，后横梁12低的姿态，其中左纵梁13、右纵梁14后半部与水平面平行为水平段，左纵梁13、右纵梁14前部向上倾斜为倾斜段。

还包括两个前固定套筒3和两个后固定套筒4，前固定套筒3位于前横梁11两侧且对称，后固定套筒4位于后横梁12两侧且对称。所述的左纵梁13、所述的右纵梁14分别和所述的前副车架下板2包裹住所述的前固定套筒3外表面，以前固定套筒3圆周面看，只包裹到前固定套筒3外圆周的一半。所述的前固定套筒3位于汽车前副车架总成的高处，所述的左纵梁13和所述的右纵梁14上分别设置有位于倾斜段和水平段中间位置的受力槽31，所述的左纵梁13和所述的右纵梁14的倾斜段从前固定套筒3起至受力槽31止，与此段对应的前副车架下板2也倾斜设置；所述的左纵梁13和所述的右纵梁14从前固定套筒3起至前横梁11也倾斜设置，与此段对应的前副车架下板2也倾斜设置。所述的前固定套筒3与前副车架上板1和所述的前副车架下板2都通过焊接固定。所述的左纵梁13、所述的右纵梁14和所述的前副车架下板2上设置有与所述后固定套筒4相配合的套筒孔，所述的后固定套筒4固定在所述的套筒孔内并焊接连接。

所述左纵梁13和所述右纵梁14侧壁厚度一致，所述前横梁11和所述后横梁12的侧壁厚度不超过所述左纵梁13和所述右纵梁14的侧壁厚度的三分之二，所述前横梁11和所述后横梁12内边与所述左纵梁13和所述右纵梁14内边对齐，所述的左纵梁13和所述右纵梁14与所述前横梁11和所述后横梁12之间通过等离子焊固定连接，所述的前副车架上板1侧部翻边处理，既左纵梁13、右纵梁14、前横梁11和后横梁12与前副车架下板2接触处都具有翻边19，翻边19与前副车架下板2水平面平行，翻边19不超出到前副车架下板2外。所述的前副车架下板2侧壁厚度不超过所述前横梁11和所述后横梁12侧壁厚度，所述的前副车架上板1与所述的前副车架下板2之间通过翻边19进行搭接焊固定连接。

所述的前副车架下板2上设置有与所述左纵梁13、所述右纵梁14、所述前横梁11和所述后横梁12相配合的若干个定位支撑凸起21，所述的定位支撑凸起21被前副车架上1罩在内侧。所述的前副车架下板2上设置有分别和所述左纵梁13和所述右纵梁14相配合的支撑片22，所述的支撑片22靠近所述的后固定套筒4，支撑片22与前副车架下板2焊接连接，并与前副车架上板1螺栓固定。

所述左纵梁13、所述右纵梁14靠近后固定套筒4处与前副车架下板2形成内凹固定槽23，在左纵梁13、所述右纵梁14上还焊接有与内凹固定槽23相配合的固定槽板24。内凹固定槽23靠近支撑片22。所述的前副车架下板2上设置有两个位置相对的安装板25，所述的安装板25相对于前副车架下板2竖直面倾斜设置且安装板25底边翻边焊接在前副车架下板2，所述的安装板25分别被罩在所述的左纵梁13和所述右纵梁14内，所述的左纵梁13和所述右纵梁14向外的侧壁设置有与安装板25相配合的若干个安装通孔18。所述的前副车架下板2上设置有若干个减重孔26，减重孔26设置在前横梁11和后横梁12下方。前副车架下板2上设置有若干条应力凸起，应力凸起设置在左纵梁13和右纵梁14下方。

本前副车架总成为等腰梯形结构，左纵梁13、右纵梁14上下两端分别固定连接前固定套筒3和后固定套筒4，前固定套筒3和后固定套筒4四点和汽车进行固定，且前副车架总成与其余部件的连接位置也大部分在左纵梁13、右纵梁14上，因此在本前副车架总成中左纵梁13和右纵梁14是主受力点，前横梁11和后横梁12主要起到和与左纵梁13和右纵梁14形成框体结构的连接作用，同理前副车架下板2主要起到和前副车架上板1形成盒装结构的连接作用。为了减少整体质量，本前副车架总成中增加了左纵梁13和右纵梁14的壁厚，具体厚度因车而异，大体为同类型结构厚度的1.33倍至1.5倍，减少了前副车架下板2和前横梁11和后横梁12的厚度，大体为左纵梁13和右纵梁14的壁厚的0.33倍至0.67倍，一般选择0.5倍，极限优化0.33倍。同时大幅度较少了前副车架上板1和前副车架下板2之间的加强支撑片，只需在连接位置较多的近后固定套筒4区域加装支撑片22，其他位置则可全部取消。为了加强前固定套筒3的连接牢度，在前固定套筒3区域设置有较为复杂的曲面和结构以分散应力。这种设置使得前副车架总成的总体壁厚是变薄的，内部结构是简略的，让本前副车架总成相比现有类似结构的前副车架总成减重在10％至30％之间，而连接性能、刚度不变甚至略有超出。

本前副车架总成虽然部件厚薄不均，但制造难度并未增加。反而由于内部结构简化，制造更为方便。在本申请中制造的难点在于左纵梁13、右纵梁14与前横梁11和后横梁12的对齐，由于左纵梁13、右纵梁14与前横梁11和后横梁12厚薄不均，在前副车架下板2上设置若干个定位支撑凸起21，定位支撑凸起21可以让于左纵梁13、右纵梁14与前横梁11和后横梁12的内侧边对齐，定位支撑凸起21不仅有对齐功能，还能在焊接时防止工件跑偏，保证焊接时的稳定，又能在焊接后起到支撑作用，防止应用时前副车架上板1下部变形。前副车架上板1之间的由于厚度不同，采用等离子焊的方式，这样可以节省材料。前副车架上板1的翻边19全部在前副车架下板2内，相当于前副车架下板2覆盖住前副车架上板1，在焊接时采用搭接焊的方式，由于前副车架下板2与左纵梁13、右纵梁14的厚薄不同，相比之下可以把前副车架下板2看做“软”物体，左纵梁13、右纵梁14看做“硬”物体，这种“软硬物体”在搭接焊时焊缝位置稳定，焊缝间隙较小：当焊接夹紧时，“软”软体容易变形，可以紧密地贴合“硬”物体，且翻边焊接的边线是由模具最后切边而成的，切边线的位置受零件回弹变形影响小，确保了焊缝轨迹的一致性。保证了主受力部和副受力部之间的连接强度。同时前副车架下板2相比焊缝还有向外延伸的一段，通过这一段能更好的分散应力，提高焊缝的强度。