CN105216573B - 管状扭力梁及成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车扭力梁领域，尤其涉及一种扭力梁及其成形方法。一种管状扭力梁由中间段和对称设置在中间段两侧的左端部和右端部构成，所述扭力梁本体的轴向和径向都弯曲为一定弧度，所述中间段沿轴线对折，使中间段的截面成为对称的折线形，所述折线形的内壁与外壁紧贴，内壁与外壁之间通过过渡圆弧过渡。一种管状扭力梁成形方法，确定扭力梁的形状参数，根据扭力梁的形状参数选择初始圆直管，轴向弯曲，径向弯曲，零件液压成形，对两端部进行切边得到最终的管状扭力梁。本发明在中间段弯折成为内外壁紧贴的U形或V形，具有了更好的刚度，端部通过液压膨胀而成，具有强度高、重量轻、成本低、可靠性好的显著优点，具有广阔的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及汽车扭力梁领域，尤其涉及一种扭力梁及其成形方法。
背景技术
汽车后桥扭力梁是汽车的关键部件之一，主要作用是平衡左右车轮的上下跳动，以减小车辆的摇晃，保持车辆的平稳，提高车辆侧倾刚度。传统结构的扭力梁各组成部件多为钣金冲压成形，所以两端开口外翻，而且横梁扭转刚度相对较小；因此现有扭力梁的轴线上都设置有一根稳定杆以提高其扭转刚度，另外由于两端开口外翻，在后续与左右纵臂的焊接过程中，与纵臂的搭接焊缝很难形成封闭结构，造成焊接变形稳定性较差，扭力梁工作时其焊缝处的受力不均匀，焊缝附近会出现应力集中，因而对焊接工艺要求较高，同时在使用过程中，容易产生疲劳破坏，为保证产品的可靠性，需要在连接区域额外焊接加强板的方式，来提升整个零件的强度，整个生产过程复杂，零件重量重，成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种管状扭力梁及成形方法，选取了最小直径的圆管使得零件重量比传统方法制成的扭力梁轻，可以省去传统扭力梁中的稳定杆，具有强度高、重量轻、成本低、可靠性好的显著优点，具有广阔的市场应用前景。
本发明是这样实现的：一种管状扭力梁，包括扭力梁本体，所述扭力梁本体由中间段和对称设置在中间段两侧的左端部和右端部构成，所述扭力梁本体的轴向和径向都弯曲为一定弧度，所述中间段沿轴线对折，使中间段的截面成为对称的折线形，所述折线形的内壁与外壁紧贴，内壁与外壁之间通过过渡圆弧过渡，所述中间段中点部位截面的周长小于左端部与右端部截面的周长。
所述的折线形为V形或U形。
所述的过渡圆弧的半径为中间段壁厚的2~5倍。
所述过渡圆弧的半径沿中间段的中点向两端逐渐增大。
所述左端部和右端部的截面为椭圆形、圆形或方形。
一种管状扭力梁成形方法，包括以下步骤：
S1：确定扭力梁的形状参数，形状参数包括轴向弯曲弧度、径向弯曲弧度、轴线长度和扭力梁的中间段中点部位截面周长；
S2：根据扭力梁的形状参数选择初始圆直管，初始圆直管的截面周长与扭力梁的中间段中点部位截面周长相同，初始圆直管的长度为扭力梁轴线长度加切割余量；
S3：轴向弯曲，设定轴向回弹弧度，沿轴向对初始圆直管进行弯曲，弯曲的弧度为轴向回弹弧度加轴向弯曲弧度；
S4：径向弯曲，设定径向回弹弧度，沿径向对初始圆直管进行弯曲，弯曲的弧度为径向回弹弧度加径向弯曲弧度；
S5：零件液压成形，通过液压使圆管成形为扭力梁的形状，液压成形时对两端部进行膨胀；
S6：对两端部进行切边得到最终的管状扭力梁。
所述的步骤S5与步骤S6之间还包括淬火处理步骤，对零件液压成形后得到的零件进行淬火处理，淬火温度为850℃、保温时间5-15秒、冷却介质为水。
所述的轴向回弹弧度为1°~3°。
所述的径向回弹弧度为2°~4°。
所述步骤S5中，扭力梁两端膨胀后的截面周长为初始圆直管周长的1.1~1.25倍。
本发明管状扭力梁及成形方法选取了最小直径的圆管，两端液压膨胀后得到最终所需要的扭力梁，使得零件重量比传统方法制成的扭力梁轻；另外，该管状结构在中间段弯折成为内外壁紧贴的U形或V形，具有了更好的刚度，可以省去传统扭力梁中的稳定杆，液压膨胀而成的端部不会翻边在安装时更加容易密封焊接，因此本发明扭力梁具有强度高、重量轻、成本低、可靠性好的显著优点，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
图1为本发明管状扭力梁安装时的状态示意图；
图2为本发明管状扭力梁的立体结构示意图；
图3为本发明管状扭力梁的中间点截面示意图；
图4为本发明管状扭力梁的主视示意图；
图5为图4中的a-a截面示意图，即中间段的截面示意图；
图6为图4中的b-b截面示意图，即中间段与左端部过渡位置的截面示意图；
图7为图4中的c-c截面示意图，即左端部的截面示意图；
图8为初始圆直管示意图；
图9为初始圆直管轴线弯曲后的示意图；
图10为图9径向弯曲后的示意图；
图11为零件液压成形后的结构示意图；
图12为切边后最终的管状扭力梁结构示意图。
图中：1左端部、2中间段、3右端部、21内壁、22外壁、23过渡圆弧。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
如图1、2、4、6、7所示，一种管状扭力梁，包括扭力梁本体，所述扭力梁本体由中间段2和对称设置在中间段2两侧的左端部1和右端部3构成，在本发明中，所述左端部1和右端部3的截面为与实际需求相配合的椭圆形、圆形或方形；所述扭力梁本体的轴向和径向都弯曲为一定弧度，所述中间段2沿轴线对折，使中间段2的截面成为对称的折线形，如图3、5所示，所述折线形的内壁21与外壁22紧贴，内壁21与外壁22之间通过过渡圆弧23过渡，所述的过渡圆弧23的半径为中间段2壁厚的2~5倍，所述过渡圆弧23的半径沿中间段2的中点向两端逐渐增大，所述中间段2中点部位截面的周长小于左端部1与右端部3截面的周长；
在本实施例中，所述的折线形为V形或U形。
一种管状扭力梁成形方法，包括以下步骤：
S1：确定扭力梁的形状参数，形状参数包括轴向弯曲弧度、径向弯曲弧度、轴线长度和扭力梁的中间段中点部位截面周长；
S2：如图8所示，根据扭力梁的形状参数选择初始圆直管，初始圆直管的截面周长与扭力梁的中间段中点部位截面周长相同，初始圆直管的长度为扭力梁轴线长度加切割余量；切割余量通常取值为30~50mm。
S3：轴向弯曲得到如图9所示的零件，考虑到零件成形后的回弹，此处需要过弯曲，因此设定轴向回弹弧度，沿轴向对初始圆直管进行弯曲，弯曲的弧度为轴向回弹弧度加轴向弯曲弧度；该轴向回弹弧度在本实施例中取值为1°~3°；
S4：径向弯曲得到如图10所示的零件，考虑到零件成形后的回弹，此处需要过弯曲，因此设定径向回弹弧度，沿径向对初始圆直管进行弯曲，弯曲的弧度为径向回弹弧度加径向弯曲弧度；该径向回弹弧度在本实施例中取值为2°~4°；
S5：零件液压成形得到如图11所示的零件，通过液压使圆管成形为扭力梁的形状，液压成形时对两端部进行膨胀；扭力梁两端膨胀后的截面周长为初始圆直管周长的1.1~1.25倍，这样可以有效减少零件的整体重量，具有更好的轻量化效果和较低的成本。
S5.5：淬火，对S5步骤后得到的零件进行淬火处理，淬火温度为850℃、保温时间5-15秒、冷却介质为水。
S6：对两端部进行切边得到最终的如图12所示的管状扭力梁，切边量为切割余量。
Claims (10)
1.一种管状扭力梁，其特征是：包括扭力梁本体，所述扭力梁本体由中间段(2)和对称设置在中间段(2)两侧的左端部(1)和右端部(3)构成，所述扭力梁本体的轴向和径向都弯曲为一定弧度，所述中间段(2)沿轴线对折，使中间段(2)的截面成为对称的折线形，所述折线形的内壁(21)与外壁(22)紧贴，内壁(21)与外壁(22)之间通过过渡圆弧(23)过渡，所述中间段(2)中点部位截面的周长小于左端部(1)与右端部(3)截面的周长。
2.如权利要求1所述的管状扭力梁，其特征是：所述的折线形为V形或U形。
3.如权利要求1或2所述的管状扭力梁，其特征是：所述的过渡圆弧(23)的半径为中间段(2)壁厚的2~5倍。
4.如权利要求1或2所述的管状扭力梁，其特征是：所述过渡圆弧(23)的半径沿中间段(2)的中点向两端逐渐增大。
5.如权利要求1或2所述的管状扭力梁，其特征是：所述左端部(1)和右端部(3)的截面为椭圆形、圆形或方形。
6.一种管状扭力梁成形方法，其特征是，包括以下步骤：
S1：确定扭力梁的形状参数，形状参数包括轴向弯曲弧度、径向弯曲弧度、轴线长度和扭力梁的中间段中点部位截面周长；
S2：根据扭力梁的形状参数选择初始圆直管，初始圆直管的截面周长与扭力梁的中间段中点部位截面周长相同，初始圆直管的长度为扭力梁轴线长度加切割余量；
S3：轴向弯曲，设定轴向回弹弧度，沿轴向对初始圆直管进行弯曲，弯曲的弧度为轴向回弹弧度加轴向弯曲弧度；
S4：径向弯曲，设定径向回弹弧度，沿径向对初始圆直管进行弯曲，弯曲的弧度为径向回弹弧度加径向弯曲弧度；
S5：零件液压成形，通过液压使圆管成形为扭力梁的形状，液压成形时对两端部进行膨胀；
S6：对两端部进行切边得到最终的管状扭力梁。
7.如权利要求6所述的管状扭力梁成形方法，其特征是：所述的步骤S5与步骤S6之间还包括淬火处理步骤，对零件液压成形后得到的零件进行淬火处理，淬火温度为850℃、保温时间5-15秒、冷却介质为水。
8.如权利要求6或7所述的管状扭力梁成形方法，其特征是：所述的轴向回弹角度为1°~3°。
9.如权利要求6或7所述的管状扭力梁成形方法，其特征是：所述的径向回弹弧度为2°~4°。
10.如权利要求6或7所述的管状扭力梁成形方法，其特征是：所述步骤S5中，扭力梁两端膨胀后的截面周长为初始圆直管周长的1.1~1.25倍。
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