一种车辆上的b柱及制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种一种车辆上的B柱及制造方法，属于车辆部件技术领域。
【背景技术】
[0002]汽车的B柱是汽车上的竖梁，位于驾驶舱的前座和后座之间，从车顶延伸到车底部。B柱不但支撑车顶盖，还要承受前、后车门的支承力，在B柱上还要装置一些附加零部件，例如前排座位的安全带，有时还要穿电线线束。因此B柱大都有外凸半径，以保证有较好的力传递性能。现代轿车的B柱截面形状是比较复杂的，它由多件冲压钢板焊接而成。随着汽车制造技术的发展，不用焊接而直接采用液压成型的封闭式截面中柱巳经问世，它的刚度大大提高而重量大幅减小，有利于现代轿车的轻量化。
[0003]在侧碰试验和交通事故中，B柱起着重要的抗冲击作用。现有的B柱一般采用一块厚度无变化B柱的结构来承受侧面碰撞造成的冲击，也有采用拼焊板结构将不同厚度的钢板焊接在一起的方式。采用厚度有变化B柱的结构存在的优点是，能更好保护驾乘人员，碰撞时能达到变形吸能目的；而采用传统同等厚度钢板焊接的方式，存在的缺陷是:(1)B柱和加强钢板一般为冷冲压件，需要新开模具和焊接工装；(2)同等强度的冷冲件重量大，不符合轻量化趋势；(3) B柱和加强钢板分别成型后的制件再实现匹配焊接，稳定性不高，质量控制较难，报废率高；(4) B柱上下强度一样，发生侧面碰撞时，没有吸能变形部位，巨大冲击力回危害驾驶员安全。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种车辆上的B柱及制造方法，采用液压成形的加强管，可以根据B柱形状灵活变化加强管的截面设计，使每个截面负载更加均匀，并且符合车辆轻量化要求。
[0005]按照本发明提供的技术方案，所述车辆上的B柱，包括B柱主体，B柱主体顶部为与车顶固定的上固定部，B柱主体底部为与门槛固定的下固定部；其特征是:所述B柱主体的上部为第一厚度区域，下部为第二厚度区域，中部为第三厚度区域，第一厚度区域、第二厚度区域和第三厚度区域之间为过渡区；所述第一厚度区域和第二厚度区域的厚度为1.2mm，第三厚度区域的厚度为2 mm，过渡区为由第三厚度区域的厚度逐渐减小至第一厚度区域和第二厚度区域的厚度；在所述第三厚度区域设置加强管，加强管为中空管，由液压成形工艺得到。
[0006]所述第一厚度区域和第二厚度区域的高度分别占B柱主体高度的1/4?1/3 ;所述过渡区的高度为50 mm左右。
[0007]所述加强管的管壁厚度为1.8mm±30%。
[0008]所述车辆上的B柱的制造方法，其特征是，包括以下步骤:
(I)将B柱主体的坯料在加热炉内加热至850?940°C，使其转化为奥氏体组织，所述B柱主体的坯料采用22MnB5 ； (2)将奥氏体化后的B柱主体的坯料在模具内进行热成型，并同时淬火；其中，第一厚度区域和第二厚度区域的厚度为1.2 mm，第三厚度区域的厚度为2 mm，过渡区的厚度自第三厚度区域向第一厚度区域和第二厚度区域逐渐减小；
(3)将直管在常温下进行弯管，并预成型得以与加强管最终形状基本一致的零件；所述直管的材质为微合金钢、双相钢或多相钢；
(4)将步骤(3)预成型后的零件在模具中由压力机进行液压成形，具体过程为:模具在压力机驱动下闭合，压力机的水系统向预成形后的管状零件的内腔进行注水，使得零件的内腔充满水；轴向缸向零件移动并将零件密封，同时向零件内腔注入高压水，在高压水的作用下，工件变形，直至与模具的成型面贴合，得到所需要的加强管的形状；所述高压水的内压力为5?250MPa，轴向缸推力为5?100吨；
(5 )将步骤(2 )热成型得到的B柱主体和步骤(4)液压成形得到的加强管焊接在一起，得到所述的B柱。
[0009]所述直管的材质为低碳钢、不锈钢、铝或铝镁合金。
[0010]本发明具有以下优点:(I)加强管采用液压成形工艺，具有轻量化的优点，即产品的强度更高，重量反而更轻；(2)应力集中小:相对于传统冲压工艺，即冲压两片零件再焊接到一起的工艺，使用液压成形工艺可以根据B柱主体的情况灵活变化截面设计，让每个截面的负载更加均匀；(3)尺寸质量更高:由于液压成形工艺成形时内部压力很高，工件塑性变形处理压应力状态，而非传统从冲压工艺的拉、压两种应力状态，这样更容易产生零件回弹，零件的尺寸精度因而更高；(4)此种方法得到的B柱在碰撞时能有效保证驾驶员头部区域不变形，而B柱下部由于强度弱，变形达到吸能的目的，故能较好的保护驾驶员安全。
【附图说明】
[0011]图1为本发明所述B柱的结构示意图。
[0012]图2为所加强管的示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
[0014]如图1?图2所示:所述车辆上的B柱包括上固定部1、下固定部2、B柱主体3、第一厚度区域4、第二厚度区域5、第三厚度区域6、过渡区7、加强管8等。
[0015]如图1、图2所示，本发明包括B柱主体3，B柱主体3顶部为与车顶固定的上固定部1，B柱主体3底部为与门槛固定的下固定部2 ;所述B柱主体3的上部为第一厚度区域4，下部为第二厚度区域5，中部为第三厚度区域6，第一厚度区域4、第二厚度区域5和第三厚度区域6之间为过渡区7 ;所述第一厚度区域4和第二厚度区域5的厚度为1.2 _，第三厚度区域6的厚度为2 _，过渡区7为由第三厚度区域6的厚度逐渐减小至第一厚度区域4和第二厚度区域5的厚度；在所述第三厚度区域6设置加强管8，加强管8为中空管，由液压成形工艺得到；
所述第一厚度区域4和第二厚度区域5的高度分别占B柱主体3高度的1/4?1/3 ；所述过渡区7的高度为50 mm左右； 所述加强管8的管壁厚度为1.8mm±30%。
[0016]所述车辆上的B柱的制造方法，包括以下步骤:
(1)将B柱主体的坯料在加热炉内加热至850?940°C，使其转化为奥氏体组织，所述B柱主体的坯料采用22MnB5 (俗称硼钢)；
(2)将奥氏体化后的B柱主体的坯料在模具内进行热成型，并同时淬火；其中，第一厚度区域4和第二厚度区域5的厚度为1.2 mm，第三厚度区域6的厚度为2 mm，过渡区7的厚度自第三厚度区域6向第一厚度区域4和第二厚度区域5逐渐减小；
(3)选择材质为低碳钢、不锈钢、铝、铝镁合金的直管，将直管在常温下进行弯管，并预成型得以与加强管最终形状基本一致的零件；所述直管的材质为微合金钢(如SM355MC)、双相钢(如DP800)或多相钢；
(4)将步骤(3)预成型后的零件在模具中由压力机进行液压成形，具体过程为:模具在压力机驱动下闭合，压力机的水系统向预成形后的管状零件的内腔进行注水，使得零件的内腔充满水；轴向缸向零件移动并将零件密封，同时向零件内腔注入高压水，在高压水的作用下，工件变形，直至与模具的成型面贴合，得到所需要的加强管的形状；所述高压水的内压力为5?250MPa，轴向缸推力为5?100吨；
(5 )将步骤(2 )热成型得到的B柱主体和步骤(4)液压成形得到的加强管焊接在一起，得到所述的B柱。
[0017]本发明的加强管采用内空的管件进行液压成形得到，B柱主体由热压成形得到，具有以下效果:(I)加强管采用液压成形工艺，具有轻量化的优点，即产品的强度更高，重量反而更轻；(2)应力集中小:相对于传统冲压工艺，即冲压两片零件再焊接到一起的工艺，使用液压成形工艺可以根据B柱主体的情况灵活变化截面设计，让每个截面的负载更加均匀；(3)尺寸质量更高:由于液压成形工艺成形时内部压力很高，工件塑性变形处理压应力状态，而非传统从冲压工艺的拉、压两种应力状态，这样更容易产生零件回弹，零件的尺寸精度因而更高；(4)此种方法得到的B柱在碰撞时能有效保证驾驶员头部区域不变形，而B柱下部由于强度弱，变形达到吸能的目的，故能较好的保护驾驶员安全。
【主权项】
1.一种车辆上的B柱，包括B柱主体(3)，B柱主体(3)顶部为与车顶固定的上固定部(I)，B柱主体(3)底部为与门槛固定的下固定部(2);其特征是:所述B柱主体(3)的上部为第一厚度区域(4)，下部为第二厚度区域(5)，中部为第三厚度区域(6)，第一厚度区域(4)、第二厚度区域(5)和第三厚度区域(6)之间为过渡区(7);所述第一厚度区域(4)和第二厚度区域(5)的厚度为1.2 mm，第三厚度区域(6)的厚度为2 mm，过渡区(7)为由第三厚度区域(6)的厚度逐渐减小至第一厚度区域(4)和第二厚度区域(5)的厚度；在所述第三厚度区域(6)设置加强管(8)，加强管(8)为中空管，由液压成形工艺得到。
2.如权利要求1所述的车辆上的B柱，其特征是:所述第一厚度区域(4)和第二厚度区域(5)的高度分别占B柱主体(3)高度的1/4?1/3 ;所述过渡区(7)的高度为50 mm左右。
3.如权利要求1所述的车辆上的B柱，其特征是:所述加强管(8)的管壁厚度为1.8mm±30%。
4.一种车辆上的B柱的制造方法，其特征是，包括以下步骤: (1)将B柱主体的坯料在加热炉内加热至850?940°C，使其转化为奥氏体组织，所述B柱主体的坯料采用22MnB5 ； (2)将奥氏体化后的B柱主体的坯料在模具内进行热成型，并同时淬火；其中，第一厚度区域(4)和第二厚度区域(5)的厚度为1.2 mm，第三厚度区域(6)的厚度为2 mm，过渡区(7)的厚度自第三厚度区域(6)向第一厚度区域(4)和第二厚度区域(5)逐渐减小； (3)将直管在常温下进行弯管，并预成型得以与加强管最终形状基本一致的零件；所述直管的材质为微合金钢、双相钢或多相钢； (4)将步骤(3)预成型后的零件在模具中由压力机进行液压成形，具体过程为:模具在压力机驱动下闭合，压力机的水系统向预成形后的管状零件的内腔进行注水，使得零件的内腔充满水；轴向缸向零件移动并将零件密封，同时向零件内腔注入高压水，在高压水的作用下，工件变形，直至与模具的成型面贴合，得到所需要的加强管的形状；所述高压水的内压力为5?250MPa，轴向缸推力为5?100吨； (5 )将步骤(2 )热成型得到的B柱主体和步骤(4)液压成形得到的加强管焊接在一起，得到所述的B柱。
5.如权利要求4所述的车辆上的B柱的制造方法，其特征是:所述直管的材质为低碳钢、不锈钢、销或销镁合金。
【专利摘要】本发明涉及一种车辆上的B柱及制造方法，包括B柱主体，B柱主体顶部为与车顶固定的上固定部，B柱主体底部为与门槛固定的下固定部；其特征是：所述B柱主体的上部为第一厚度区域，下部为第二厚度区域，中部为第三厚度区域，第一厚度区域、第二厚度区域和第三厚度区域之间为过渡区；所述第一厚度区域和第二厚度区域的厚度为1.2？mm，第三厚度区域的厚度为2？mm，过渡区为由第三厚度区域的厚度逐渐减小至第一厚度区域和第二厚度区域的厚度；在所述第三厚度区域设置加强管，加强管为中空管，由液压成形工艺得到。本发明采用液压成形的加强管，可以根据B柱形状灵活变化加强管的截面设计，使每个截面负载更加均匀。
【IPC分类】B23P15-00, B62D25-04
【公开号】CN104554457
【申请号】CN201410784739
【发明人】孙财, 陈扬, 李向荣, 杨云龙
【申请人】无锡朗贤汽车组件研发中心有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月17日