CN104646939B - 汽车铝合金前副车架边梁成形方法 - Google Patents

Abstract

一种汽车铝合金前副车架边梁成形方法，实现钢制边梁的替代。其包括将6XXX系铝锭在炉内加热并保温之后，进行型材挤压，得到截面为方形的铝合金型材，并对型材进行淬火以及时效处理；对铝合金挤压型材进行退火处理；利用弯管设备进行型材的绕弯；用冲床对弯曲后的型材平面预冲装配孔及工艺孔；为避开干涉位置及提高局部强度，利用成形模具及油压设备对型材进行前副车架边梁的局部成形，得到预成型工件；对预成型工件进行固溶处理以及人工时效；对预成型工件进行整形，以完成工件的定型工作；对工件进行精切以及精冲工序，以使工件与其他零件能装配。

Description

汽车铝合金前副车架边梁成形方法

技术领域

本发明涉及汽车铝合金前副车架边梁成形方法。

背景技术

前副车架边梁是汽车底盘前副车架总成中较为重要的组件之一。一般采用上下片冲压焊接的方法进行产品的加工、集成。随着社会资源的紧缺、人类生态意识的提高以及对行驶性能的追求，汽车轻量化被业内人士不断提出。原本钢制的副车架被铝合金原材料所慢慢替代，故加工工艺成为了铝合金控制臂制造的新问题。仍利用传统的冲压及焊接工艺，不但会提高铝合金焊接的工艺成本，而且铝合金焊接接头的性能及焊接变形问题也会给产品的最终性能造成巨大影响。如果利用铸造或者锻造加工铝合金前副车架的边梁，产品的形状会因为工艺特点而尽量设计成实体截面，这样会大大降低控制臂的刚度及屈曲性能。提高这些性能就需要增加产品厚度，因而无法实现明显的减重效果。

汽车前副车架边梁1在副车架中的位置如图1所示，采用铝合金制造边梁1就存在前述问题，因此有必要提供一种汽车铝合金前副车架边梁成形方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车铝合金前副车架边梁成形方法，实现钢制边梁的替代。

为实现所述目的的汽车铝合金前副车架边梁成形方法，其特点是，包括

步骤一、将6XXX系铝锭在炉内加热并保温之后，进行型材挤压，得到截面为方形的铝合金型材，并对型材进行淬火以及时效处理；

步骤二、对铝合金挤压型材进行退火处理；

步骤三、利用弯管设备进行型材的绕弯；

步骤四、用冲床对弯曲后的型材平面预冲装配孔及工艺孔；

步骤五、为避开干涉位置及提高局部强度，利用成形模具及油压设备对型材进行前副车架边梁的局部成形，得到预成型工件；

步骤六、对预成型工件进行固溶处理以及人工时效；

步骤七、对预成型工件进行整形，以完成工件的定型工作；以及

步骤八、对工件进行精切以及精冲工序，以使工件与其他零件能装配。

在步骤一中，将6XXX系铝锭在炉内加热至535℃到545℃之间，保温6h到8h之后，进行型材挤压，保证挤压出口温度在520℃在540℃之间。

在步骤二中，所述退火处理的加热温度为540℃，保温4h到6h。

在步骤六中，固溶温度为535℃，保温时间在3h到4h之间，人工时效的温度为175℃，保温时间3-4h，以使型材屈服强度＞280MPa，抗拉强度＞320MPa，延伸率＞10％。

在步骤二中，使铝合金挤压型材退火态性能屈服强度＞110MPa，抗拉强度＞210MPa，延伸率＞23％。

本发明能很好的完成铝合金前副车架边梁的制造与生产，为实现钢制前副车架的原材料替代提供有力支持。由于铝板成形及焊接的工艺成本较高，铝合金焊接热变形所造成的尺寸问题也需要花费较大的人力物力进行研究，而铸造与锻造所带来性能问题导致铝合金减重不明显。故本发明不但可以减少工艺成本，也可以缩短开发周期，从而降低人力物力的消耗，提高企业竞争能力。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为汽车前副车架的示意图。

图2为图1中汽车前副车架的边梁的立体图。

图3为制造图2中边梁而进行型材挤压步骤后型材的截面图。

图4为制造图2中边梁而进行型材挤压步骤后型材的立体图。

图5为制造图2中边梁而进行型材绕弯步骤后型材的立体图。

图6为制造图2中边梁而进行预冲孔步骤后型材的立体图。

图7为制造图2中边梁而进行预成形步骤后型材的立体图。

图8为制造图2中边梁而进行精切、精冲步骤后型材的立体图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。

在本发明的一实施例中，汽车铝合金前副车架边梁的成形工艺，包括以下步骤：(1)型材挤压；(2)型材退火；(3)型材绕弯；(4)预冲孔；(5)预成形；(6)热处理；(7)整形；(8)精切、精冲。

从铝合金材料制备工艺技术路线来看，在步骤(1)之前，还会有材料成分设计，熔炼铸造、均匀化处理、切头尾、车皮等工序。不过这些工序可以直接采用已有的技术并结合产品的要求来进行。例如对6XXX系铝合金来说，当含铜量的质量百分数为0.6-1.1时，合金不仅保留良好的耐腐蚀性能，而且具备较高的强度和硬度等优良的力学性能，而Mn元素的添加，使合金的淬火敏感性能发生变化，并影响挤压后型材的组织变化。诸如此类的铝合金材料制备工艺可以参照中南大学2010届硕士学位论文《热处理工艺对新型6XXX系铝合金组织与性能的影响》。

在步骤(1)中进行型材挤压。将6XXX系铝锭在炉内加热至可以进行挤压工艺的状态，在较佳的实施例中加热到535-545℃，保温6-8h后，进行型材挤压，保证挤压出口温度520℃-540℃，然后进行水冷淬火及自然时效，型材空心截面及最终挤压型材如图3、4所示。

在步骤(2)中，进行型材退火，由于前副边梁在后期需进行较大的冷塑性变形，故需对铝合金挤压型材进行退火处理。在较佳的实施例中，加热温度540℃，保温时间4-6h，退火态性能屈服强度>110MPa，抗拉强度>210MPa，延伸率>23％。

在步骤(3)中，进行型材绕弯，利用弯管设备进行型材的绕弯。在绕弯之前，根据产品形状设备绕弯工装，前副边梁为避开其他零件的干涉，在实际产品上至少需要存在两个以上的圆弧过渡，故在绕弯时添置至少两套符合零件圆弧半径的工装以实现一次加工，绕弯后的型材形状如图5所示。

在步骤(4)中，进行预冲孔，用冲床对弯曲后的型材平面预冲2个装配孔11及1个工艺孔12，如图6所示，其中靠近两端的大孔为装配孔11，但由于产品在后续加工中仍需要进行变形及热处理，尺寸较难控制，故预冲较小的孔径先作为预成形的定位所用，如后所述，产品热处理并整形后，再利用精冲道序完成装配孔的加工。

在步骤(5)中，进行预成形，为避开干涉位置及提高局部强度，利用成形模具及油压设备对前副车架边梁进行局部成形。由于型材为空心截面型材，型材只能在外力作用下往里变形，通过提前设计成形工艺及成形位置的几何形状，就可以达到预成型的目的。这比用液压成形等较复杂的工艺完成零件加工要来得简单，液压成形不但提高了工艺成本也提高了产品开发的风险，预成形道序的模具型面根据产品设计的具体截面进行加工、制造。预成形工件如图7所示。

在步骤(6)中，进行热处理。在一实施例中，针对汽车副车架边梁的要求为屈服强度＞280MPa，抗拉＞320MPa，延伸率＞10％，固溶温度为535℃，保温时间为3-4h，人工时效的温度175℃，保温时间3-4h，这样性能符合前述要求。

在步骤(7)中，进行整形处理，前副边梁在热处理后，容易造成热变形，需加入一道整形完成产品的定型工作，该道序不但可以改善零件的热变形问题，同时也提高了产品加工的尺寸稳定性。

在步骤(8)中，进行精切、精冲工艺，为完成与其他零件的装配工作，需要对产品的端部及装配孔进行最终的加工，完成该步骤后的工件如图8所示，即为图2所示的汽车副车架边梁。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (1)

1.汽车铝合金前副车架边梁成形方法，其特征在于，包括

步骤一、将6XXX系铝锭在炉内加热至535℃到545℃之间，保温6h到8h之后，进行型材挤压，保证挤压出口温度在520℃在540℃之间，得到截面为方形的铝合金型材，并对型材进行淬火以及时效处理；

步骤二、对铝合金挤压型材进行退火处理，所述退火处理的加热温度为540℃，保温4h到6h，使铝合金挤压型材退火态性能屈服强度＞110MPa，抗拉强度＞210MPa，延伸率＞23％；

步骤三、利用弯管设备进行型材的绕弯；

步骤四、用冲床对弯曲后的型材平面预冲装配孔及工艺孔；

步骤五、为避开干涉位置及提高局部强度，利用成形模具及油压设备对型材进行前副车架边梁的局部成形，得到预成型工件；

步骤六、对预成型工件进行固溶处理以及人工时效，固溶温度为535℃，保温时间在3h到4h之间，人工时效的温度为175℃，保温时间3-4h，以使型材屈服强度＞280MPa，抗拉强度＞320MPa，延伸率＞10％；

步骤七、对预成型工件进行整形，以完成工件的定型工作；以及

步骤八、对工件进行精切以及精冲工序，以使工件与其他零件能装配。