CN103042357A - 一种铝合金大梁的加工方法及加工工装 - Google Patents

一种铝合金大梁的加工方法及加工工装 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝合金大梁的加工方法及加工工装，包括以下步骤：将工字型的铝合金大梁一次挤压成型；切割腹板，在腹板与下翼板之间形成鹅颈形空洞，所述鹅颈形空洞依次包括水平部、第一倾斜部和第二倾斜部，所述水平部顶端与所述下翼间的距离为所述腹板高度的3/8-5/8，所述第一倾斜部顶端与水平线间的夹角为3-30°，所述第二倾斜部顶端与水平线间的夹角为15-60°；将工装的支架放置在所述下翼板两侧，工装顶端内侧与千斤顶相连的压柄正对下翼板；开启工装，使得所述鹅颈形空洞底端的下翼板与所述鹅颈形空洞顶端贴合。本发明提供了一种将挤压成型的铝合金工字纵梁加工为车辆所需鹅颈形的方法及其工装，不仅加工方便，而且不减弱整体强度。

Description

一种铝合金大梁的加工方法及加工工装
技术领域
本发明涉及轻量化铝合金制车辆纵梁制作技术领域，特别涉及一种铝合金大梁的加工方法及加工工装。
背景技术
纵梁(又称大梁)是车辆车架的最重要的受力件，其一般采用抗弯性好的工字梁加工而成，由上翼板、腹板和下翼板三个部分构成，腹板垂直于上翼板和下翼板。
钢制纵梁加工方法简单：将上翼板、下翼板、腹板加工成所需形状后，直接焊接而成；为与其他部件配合，有效提高整车平稳性和安全性，通常将腹板一端加工为特殊的鹅颈形，再将长短不一的上翼和下翼分别与腹板焊接即可。而铝合金挤压型材为一次挤压成标准的工字型，挤压成型后再修改、调整其外廓形状相当困难；而出于挤压的工艺特性，也不可能直接挤出符合要求的鹅颈式纵梁。
因此，如何将已挤压成型的铝合金工字纵梁，加工为可直接在铝制车辆上使用的鹅颈形纵梁，成为全铝制车辆国产化需要解决的首要问题。
发明内容
本发明的目的是提供了一种将挤压成型的铝合金工字纵梁加工为车辆所需鹅颈形的方法及其工装，解决了目前缺少该种零件加工方法的问题。
本发明的技术方案是：
一种铝合金大梁的加工方法，大梁纵截面为工字型，由上翼板、腹板和下翼板三个部分构成，腹板垂直于上翼板和下翼板，加工方法包括以下步骤：
A、将工字型的铝合金大梁一次挤压成型；
B、切割腹板，在腹板与下翼板之间形成鹅颈形空洞，所述鹅颈形空洞依次包括水平部、第一倾斜部和第二倾斜部，所述水平部顶端与所述下翼间的距离为所述腹板高度的3/8-5/8，所述第一倾斜部顶端与水平线间的夹角为3-30°，所述第二倾斜部顶端与水平线间的夹角为15-60°；
C、将工装的支架放置在所述下翼板两侧，工装顶端内侧与千斤顶相连的压柄正对下翼板；
D、开启工装，使得所述鹅颈形空洞底端的下翼板与所述鹅颈形空洞顶端贴合。
优选地，所述水平部、所述第一倾斜部和所述第二倾斜部的长度比例为(12-15)∶(4-7)∶(2-4)。
优选地，步骤C中，将所述工装的压柄正对所述水平部两个三等分点之间的区域、所述水平部与所述第一倾斜部结合处、所述第一倾斜部与所述第二倾斜部结合处、所述第二倾斜部靠近所述下翼板的三等分点与所述下翼板之间的区域。
优选地，步骤C中，工装支架所在平面与所述大梁间的夹角为60-120°。
优选地，还包括进行时效处理，所述时效处理在步骤A和B之间，或者所述时效处理在步骤D之后。
本发明还提供一种铝合金大梁的加工工装，包括支架、千斤顶和压柄；所述千斤顶位于工装支架顶端内侧，所述压柄与所述千斤顶下端相连。
优选地，所述千斤顶位于所述支架顶端内侧的中点。
优选地，所述压柄的下表面为弧形。
优选地，所述压柄的形状为圆形、椭圆形或者圆柱形。
优选地，所述压柄的下表面设置有缓冲层。
本发明提供的铝合金大梁的加工方法加工工装，具有如下优点：
1、加工方便：先切割腹板，而后将下翼板压型，使其与腹板凹陷处贴合；步骤简单，设计合理，并特别设计了专用工装；
2、不减弱整体强度：将下翼板顺着切割后的鹅颈形腹板贴紧，使得铝合金工字梁仍为一个整体，并未分割开来，强度减弱不明显。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的大梁切割后结构示意图；
图2是本发明实施例的大梁切割后压型点示意图；
图3是本发明实施例的大梁压型后结构示意图；
图4是本发明实施例的工装立体结构示意图；
其中，1、上翼板，2、腹板，3、下翼板，4、鹅颈形空洞，5、水平部，6、第一倾斜部，7、第二倾斜部，8、支架，9、千斤顶，10、压柄。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明技术方案做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
一种铝合金大梁的加工方法，大梁纵截面为工字型，由上翼板1、腹板2和下翼板3三个部分构成，腹板2垂直于上翼板1和下翼板3，加工方法包括以下步骤：
A、将工字型的铝合金大梁一次挤压成型；
一次挤压出的铝合金半挂车大梁强度不低于钢铁，而重量仅为钢铁的1/3左右，有利于减轻车辆自重从而节约燃油；并且耐腐蚀，使用寿命长；可回收，经济价值高。
B、切割腹板2，在腹板2与下翼板3之间形成鹅颈形空洞4，所述鹅颈形空洞4依次包括水平部5、第一倾斜部6和第二倾斜部7，所述水平部5顶端与所述下翼3间的距离为所述腹板2高度的3/8-5/8，所述第一倾斜部6顶端与水平线间的夹角为10-30°，所述第二倾斜部7顶端与水平线间的夹角为45-60°；
鹅颈式纵梁可有效提高整车平稳性和安全性，被业内广泛利用，其鹅颈处不仅承受了弯矩，还承受了复杂路况的扭矩和冲击力，容易损坏。而本发明经过多次力学试验和模拟计算，得出上述形状的高度差和表面形状试验效果最佳。
第一倾斜部6的斜度比第二倾斜部7小，做为水平部5和第二倾斜部7之间的过渡区域，可将压力缓慢分散，避免在路况复杂受力变化快而猛或长期使用后引起大梁整体的扭曲和断裂。
另外，第一倾斜部6和第二倾斜部7的长度比例为(12-15)∶(4-7)∶(2-4)；水平部、第一倾斜部6和第二倾斜部7的长度依次减少，最平滑的部分长度相对较长，最陡峭的部分长度相对较短，也是出于均衡受力的考虑。
C、将工装的支架8放置在所述下翼板3两侧，工装顶端内侧与千斤顶9相连的压柄10正对下翼板3；
结合图2，可将工装的压柄10正对水平部5两个三等分点之间的区域(A段)、水平部5与第一倾斜部6结合处(B点)、第一倾斜部6与第二倾斜部7结合处(C点)、第二倾斜部7靠近所述下翼板的三等分点与所述下翼板之间的区域(D段)进行压型。
下翼板3两侧工装支架8所在平面与大梁间的夹角可为60-120°，以方便固定和操作。
D、开启工装，使得将所述鹅颈形空洞4底端的下翼板3与所述鹅颈形空洞4顶端贴合。
如图1所示，鹅颈形空洞4靠近上翼板1、形状为三段折线的端面为顶端，与之相对的靠近下翼板3的直线端面为底端；因该空洞往一端逐渐缩小，形似鹅的脖子，所以称为鹅颈形空洞。
开启工装后，工装压柄10受千斤顶9的作用向下移动，从而给下翼板3实施一向下的压力，使得下翼板3往鹅颈形空洞4内部弯曲，直至鹅颈形空洞4的顶端和底端合二为一。
如图3所示，下翼板3与所述鹅颈形空洞4顶端贴合后，则使得大梁整体形成内部无空洞、外部轮廓线条流畅的形状且为一次挤压成型的完整产品，对于保持大梁整体强度有益；并且将鹅颈形空洞4底端的下翼板3贴合至鹅颈形空洞4顶端，顺势而为，不浪费材料。并且，可在步骤C所述位置同时采用点焊方式进行焊接，以保持鹅颈形状，并加强结合强度。点焊所形成的突起或不平整可在电焊完成后进行切除、打磨，然后通焊成型。
为加强铝合金强度和性能，可进行时效处理，时效处理可在步骤A和B之间，或者在步骤D之后进行都不影响本实施例的实现。
本发明还提供一种铝合金大梁的加工工装，参见图4，包括支架8、千斤顶9和压柄10；所述千斤顶9位于工装支架8顶端内侧，所述压柄10与所述千斤顶9下端相连，压柄10则可在千斤顶9的作用下向下活动，并给予压柄10之下的物体一定的下压力。
千斤顶9可位于所述支架8顶端内侧的中点，则千斤顶9下端相连压柄10也位于所述支架顶端8内侧的中点处，利于平衡工装负重，并利于支架8放置在被加工的大梁两侧的位置调整。
压柄10的下表面可为弧形，以减小与被加工的大梁表面的摩擦，避免损坏大梁表面质量，并利于分散压力。压柄10的形状为圆形、椭圆形或者圆柱形，都不影响本发明实施例的实现。
压柄10的下表面可设置有缓冲层，如橡胶、海绵等弹性部件，进一步减小与被加工的大梁表面的摩擦。
另外，支架8顶端外侧可为倒T形，以方便调运设备卡住支架8顶端，方便吊运移动位置。
以上对本发明实施例提供的一种铝合金大梁的加工方法及加工工装进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，仅用于帮助理解本发明核心思想；不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种铝合金大梁的加工方法，大梁纵截面为工字型，由上翼板、腹板和下翼板三个部分构成，腹板垂直于上翼板和下翼板，其特征在于，加工方法包括以下步骤：
A、将工字型的铝合金大梁一次挤压成型；
B、切割腹板，在腹板与下翼板之间形成鹅颈形空洞，所述鹅颈形空洞依次包括水平部、第一倾斜部和第二倾斜部，所述水平部顶端与所述下翼间的距离为所述腹板高度的3/8-5/8，所述第一倾斜部顶端与水平线间的夹角为3-30°，所述第二倾斜部顶端与水平线间的夹角为15-60°；
C、将工装的支架放置在所述下翼板两侧，工装顶端内侧与千斤顶相连的压柄正对下翼板；
D、开启工装，使得所述鹅颈形空洞底端的下翼板与所述鹅颈形空洞顶端贴合。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金大梁的加工方法，其特征在于，所述水平部、所述第一倾斜部和所述第二倾斜部的长度比例为(12-15)∶(4-7)∶(2-4)。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金大梁的加工方法，其特征在于，步骤C中，将所述工装的压柄正对所述水平部两个三等分点之间的区域、所述水平部与所述第一倾斜部结合处、所述第一倾斜部与所述第二倾斜部结合处、所述第二倾斜部靠近所述下翼板的三等分点与所述下翼板之间的区域。
4.根据权利要求3所述的一种铝合金大梁的加工方法，其特征在于，步骤C中，工装支架所在平面与所述大梁间的夹角为60-120°。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种铝合金大梁的加工方法，其特征在于，还包括进行时效处理，所述时效处理在步骤A和B之间，或者所述时效处理在步骤D之后。
6.一种铝合金大梁的加工工装，其特征在于，包括支架、千斤顶和压柄；所述千斤顶位于工装支架顶端内侧，所述压柄与所述千斤顶下端相连。
7.根据权利要求6所述的一种铝合金大梁的加工工装，其特征在于，所述千斤顶位于所述支架顶端内侧的中点。
8.根据权利要求6所述的一种铝合金大梁的加工工装，其特征在于，所述压柄的下表面为弧形。
9.根据权利要求6所述的一种铝合金大梁的加工工装，其特征在于，所述压柄的形状为圆形、椭圆形或者圆柱形。
10.根据权利要求6所述的一种铝合金大梁的加工工装，其特征在于，所述压柄的下表面设置有缓冲层。
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