CN104249760A - 一种汽车前纵梁结构及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种汽车前纵梁结构，所述前纵梁结构为金属薄壁结构，所述前纵梁结构的前端开始处薄壁的厚度为第一厚度，所述前纵梁结构的后端结束处的薄壁的厚度为第二厚度，且所述前纵梁薄壁的厚度从所述第一厚度连续变化至所述第二厚度。本发明实施例还提供了一种汽车前纵梁制造方法。本发明在实现车身前纵梁结构的轻量化的同时，提高了前纵梁结构强度及结构吸能效率。

Description

一种汽车前纵梁结构及制造方法

技术领域

本发明属于车身结构领域，特别是涉及一种汽车前纵梁结构及制造方法。

背景技术

在汽车车身前部主要结构中，前纵梁是最重要的吸能元件之一，在正面碰撞过程中，通过材料的塑性变形吸收碰撞动能，其吸能特性及变形模式直接决定了正面碰撞过程中整车减速度响应及力的传递途径，在正面碰撞过程中的吸能表现对正面碰撞安全性能有重要的影响。一般地，前纵梁结构能够承受55%~70%的碰撞力。对于前纵梁的结构设计需要遵循刚度由前往后依次变大，即在碰撞方向上纵梁前端的厚度要比后端的小，从而保证在碰撞过程中合理的变形次序及良好的吸能效果。目前，汽车的轻量化已成为汽车工业发展的趋势，如何实现前纵梁结构的轻量化，并保证其结构碰撞性能以及满足刚度要求成为了一项挑战。

在现有的技术中，对于前纵梁的结构设计，主要有下述几种结构：

如图1所示，是现有的一种前纵梁的纵剖面示意图；这种前纵梁采用等厚度等截面的薄壁，即由厚度均匀的钢板制成的薄壁结构，该结构是最常见的一种结构形式；

如图2所示，是现有的第二种前纵梁的纵剖面示意图；图中示出的这种前纵梁是采用激光拼焊板（TWB）的等截面薄壁结构，该结构通过激光拼焊技术，将不同厚度的结构拼焊在一起，实现纵梁刚度由前往后的依次变大，可在一定程度上实现结构的轻量化；

如图3所示，是现有的第三种前纵梁的纵剖面示意图；图中示出的这种前纵梁是采用等厚度变截面的纵梁结构，该结构纵梁截面由前往后依次变大，从而实现纵梁刚度由前往后的依次变大。

但是发明人发现，上述三种现有的前纵梁结构均存在不足之处，具体如下：对于图1中的等厚度等截面形式前纵梁结构，虽然其制作简单，有良好的平整性和尺寸精度，但是厚度是所需强度的最大值设计，其设计质量较大，并且其刚度由前往后相同，需要添加加强板来实现前纵梁结构刚度由前往后依次变大的要求，不利于前纵梁结构的轻量化。

对于图2中采用激光拼焊（TWB）的薄壁纵梁结构，虽然其可满足纵梁刚度的设计要求，在一定程度上可以实现纵梁结构的轻量化，但由于将不同的厚度的钢板拼焊在一起，在过渡区域存在厚度的突变，造成硬度发生跳跃式变化，在焊缝及附件区域会出现加工硬化现象，容易产生裂纹造成隐患，需要增加热处理工艺来消除；

对于图3中的等厚度变截面的纵梁结构，尽管它有等厚度等截面形式纵梁结构一样的特点，可以减小纵梁加强板的设计，但其截面是依次变大，其设计质量也较大，亦不利于前纵梁结构的轻量化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种厚度连续变化的前纵梁结构及制造方法。既能实现车身前纵梁结构的轻量化，又能提高前纵梁结构强度及结构吸能效率。

为了解决上述技术问题，本发明实施例的一方面提供一种汽车前纵梁结构，所述前纵梁为薄壁金属管状，所述前纵梁前端开始处薄壁的厚度为第一厚度，所述前纵梁后端结束处的薄壁的厚度为第二厚度，且所述前纵梁薄壁的厚度从所述第一厚度连续变化至所述第二厚度。

其中，所述第一厚度和第二厚度处于1.5mm~3.0mm之间。

其中，所述前纵梁结构由前纵梁内板和前纵梁外板组成，所述前纵梁内板和所述前纵梁外板包围形成金属薄壁结构，所述前纵梁内板和所述前纵梁外板通过焊点进行焊接固定。

其中，所述汽车前纵梁横截面为矩形、圆形、椭圆形或菱形。

其中，所述前前纵梁其横截面的外周沿长度方向从前端向后端逐渐变大，或者所述前纵梁前端横截面的外周与后端横截面的外周相同

相应地，本发明的实施例的另一方面，提供一种汽车前纵梁的制造方法，包括如下步骤：

选择两块厚度为第二厚度的钢板，通过柔性轧制工艺使得两块钢板的厚度由后往前厚度由逐渐减至第一厚度；

对两块钢板进行冲压，形成预定的形状；

将所述两块冲压后的钢板进行焊接固定形成前纵梁，所述前纵梁为金属薄壁结构，所述前纵梁前端开始处薄壁的厚度为所述第一厚度，所述前纵梁后端结束处的薄壁的厚度为第二厚度。

其中，所述第一厚度和第二厚度处于1.5mm~3.0mm之间。

其中，所述对两块钢板进行冲压，形成预定的形状的步骤具体为：

将所述两块钢板分别冲压成前纵梁内板和前纵梁外板的形状。

其中，所述汽车前纵梁横截面为矩形、圆形、椭圆形或菱形。

其中，所述前纵梁其横截面的外周沿长度方向从前端向后端逐渐变大，或者所述前纵梁前端横截面的外周与后端横截面的外周相同。

实施本发明，具有如下的有益效果：

本发明的前纵梁结构的薄壁从前到后其厚度逐渐变大，可以保证前纵梁结构刚度由前往后依次增大，满足前纵梁碰撞设计要求；

前纵梁结构在纵方向（长度方向）上的厚度及硬度平缓变化，并且不存在应力集中现象，具有很好的成形性能；

提高了前纵梁的强度及结构吸能效率，提升汽车正面碰撞的安全性，保证各项安全指标满足汽车正面碰撞的法规标准；

实现了前纵梁结构的轻量化，减重效果明显，经济效益突出，成本降低，节省资源。

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，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有的一种汽车前纵梁的纵剖面示意图；

图2是现有的第二种汽车前纵梁的纵剖面示意图； 

图3是现有的第三种汽车前纵梁的纵剖面示意图；

图4是本发明一个实施中汽车前纵梁结构示意图；

图5是图4的另一视角的结构示意图；

图6是图5的A-A向剖视图；

图7是本发明另一个实施中汽车前纵梁结构的纵向剖视示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图4和图5所示，示出了本发明一个实施例中一种汽车前纵梁结构示意图。其中，该汽车前纵梁结构由前纵梁内板1和前纵梁外板2组成，前纵梁内板1和前纵梁外板2包围形成金属薄壁结构（在实施例中为管状）状；前纵梁内板1和前纵梁外板2通过焊点3进行焊接固定。其中，前纵梁前端开始处的薄壁的厚度为第一厚度（t1），前纵梁后端结束处的薄壁的厚度为第二厚度（t2）。请一并参见图6，图6为图5的A-A向剖面图，从中可以看出前纵梁后端薄壁的第二厚度（t2）大于前纵梁前端薄壁的第一厚度（t1），且前纵梁薄壁的厚度是从第一厚度（t1）是连续变化至第二厚度（t2），其中，在一个实施例中，t1和t2均可以选择为处于1.5mm~3.0mm之间。

请参见图7所示，示出了本发明另一个实施例中一种汽车前纵梁结构纵剖面示意图。在该实施例中，其结构与图4示出的前纵梁结构基本相同，区别点在于，该前纵梁薄壁结构的前端横截面的外周与后端横截面的外周相同。

可以理解的是，在其他实施例中，该汽车前纵梁结构的横截面可以做成其他形状，例如圆形。具体地，在这种实施例中，该汽车前纵梁结构由前纵梁内板和前纵梁外板组成，前纵梁内板和前纵梁外板包围形成薄壁金属管状，其横截面为圆形；前纵梁内板和前纵梁外板通过焊点进行焊接固定。其中，前纵梁前端开始处的薄壁的厚度为第一厚度，其后端薄壁的厚度第二厚度，该第一厚度小于第二厚度，且前纵梁薄壁的厚度是从第一厚度连续变化至第二厚度的，第一厚度和第二厚度均可以选择为处于1.5mm~3.0mm之间，同理该前纵梁薄壁结构可以为等截面结构或变截面结构，其中等截面结构具体为：前纵梁前端横截面的外周与后端横截面的外周相同；其中变截面结构为：前纵梁其横截面的外周沿长度方向从前端向后端逐渐变大。

同样，在其他实施例中该汽车前纵梁结构的横截面可以做成其他形状，例如椭圆形、菱形等，其结构及原理可参考前面的叙述。

作为本发明的另一方面，还提供了一种前纵梁结构的制造方法，在一个实施例中，其包括如下步骤：

选择两块厚度为第二厚度（t2）的钢板，通过柔性轧制工艺使得两块钢板的厚度由后往前厚度由逐渐减至第一厚度（t1），从而获得两块厚度连续由t1变至t2的钢板，其中，第一厚度（t1）和第二厚度（t2）根据需要可选择处于1.5mm~3.0mm之间；

对两块钢板进行冲压，形成预定的形状，例如，将两块钢板分别冲压成图4所示的前纵梁外板1和前纵梁内板2形状；

通过焊点将两块冲压后的钢板（前纵梁外板1和前纵梁内板2）进行焊接固定形成前纵梁，形成金属薄壁结构，且前纵梁前端开始处薄壁的厚度为第一厚度，前纵梁后端结束处的薄壁的厚度为第二厚度，在该实施例中，前纵梁横截面为矩形，且其前后端的横截面外周沿长度方向从前端向后端逐渐变大；

可以理解的是，在另一实施例中，可以通过对两块钢板的冲压位置进行调整，可以使最后形成的前纵梁结构的横截面为等截面结构，即前纵梁其横截面的外周沿长度方向从前端与后端相等。

同样，通过对两块钢板冲压形状的改变，可以使最后成形的前纵梁结构的横截面呈现其他形状，例如圆形、椭圆形、菱形等。在这些前纵梁结构中，均可以形成等截面结构或变截面结构，具体的细节在此不进行赘述。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明的前纵梁结构的薄壁从前到后其厚度逐渐变大，可以保证前纵梁结构刚度由前往后依次增大，满足前纵梁碰撞设计要求；

前纵梁结构在纵方向（长度方向）上的厚度及硬度平缓变化，并且不存在应力集中现象，具有很好的成形性能；

本发明的制造方法，相对于目前的激光拼焊TWB 技术，减少了一道热处理工艺，保证了零件表面的平整性、稳定性及完整性；

提高了前纵梁的强度及结构吸能效率，提升汽车正面碰撞的安全性，保证各项安全指标满足汽车正面碰撞法规标准；

实现了前纵梁结构的轻量化，减重效果明显，经济效益突出，成本降低，节省资源。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种汽车前纵梁结构，其特征在于，所述前纵梁为金属薄壁结构，所述前纵梁前端开始处薄壁的厚度为第一厚度，所述前纵梁后端结束处的薄壁的厚度为第二厚度，且所述前纵梁薄壁的厚度从所述第一厚度连续变化至所述第二厚度。

2.如权利要1所述的汽车前纵梁结构，其特征在于，所述第一厚度和第二厚度处于1.5mm~3.0mm之间。

3.如权利要求1所述的汽车前纵梁结构，其特征在于，所述前纵梁结构由前纵梁内板（1）和前纵梁外板（2）组成，所述前纵梁内板（1）和所述前纵梁外板（2）包围形成金属薄壁结构，所述前纵梁内板（1）和所述前纵梁外板（2）通过焊点（3）进行焊接固定。

4.如权利要求1至3任一项所述前纵梁结构，其特征在于，所述汽车前纵梁横截面为矩形、圆形、椭圆形或菱形。

5.如权利要求4所述前纵梁结构，其特征在于，所述前纵梁其横截面的外周沿长度方向从前端向后端逐渐变大，或者所述前纵梁前端横截面的外周与后端横截面的外周相同。

6.一种汽车前纵梁的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

选择两块厚度为第二厚度的钢板，通过柔性轧制工艺使得两块钢板的厚度由后往前厚度由逐渐减至第一厚度；

对两块钢板进行冲压，形成预定的形状；

将所述两块冲压后的钢板进行焊接固定形成前纵梁，所述前纵梁为金属薄壁结构，所述前纵梁前端开始处薄壁的厚度为所述第一厚度，所述前纵梁后端结束处的薄壁的厚度为第二厚度。

7.如权利要6所述的汽车前纵梁制造方法，其特征在于，所述第一厚度和第二厚度处于1.5mm~3.0mm之间。

8.如权利要求6所述的汽车前纵梁制造方法，其特征在于，所述对两块钢板进行冲压，形成预定的形状的步骤具体为：

将所述两块钢板分别冲压成前纵梁内板和前纵梁外板的形状。

9.如权利要求6至8任一项所述汽车前纵梁制造方法，其特征在于，所述汽车前纵梁横截面为矩形、圆形、椭圆形或菱形。

10.如权利要求9所述汽车前纵梁制造方法，其特征在于，所述前纵梁其横截面的外周沿长度方向从前端向后端逐渐变大，或者所述前纵梁前端横截面的外周与后端横截面的外周相同。