CN105546319A - 一种车用管架电泳工艺孔及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车用管架电泳工艺孔及其加工工艺，用于汽车骨架阴极电泳，属于汽车零部件及其加工技术领域，包括浸液排气长孔和浸液排气U孔，所述浸液排气长孔设置在水平管上，所述浸液排气U孔设置在竖管和/或斜撑管的端部，在确保车用管架内腔“不积液、不篷气”的基本前提下，满足腔体结构内外表面的涂膜质量（膜厚、耐蚀性）和工作液的稳定、可控性（不窜液）；确保流液、排气功能，杜绝封闭结构积液现象，保证液体进得去，流得出；在兼顾施工可行性的情况下尽可能增加防电磁屏蔽孔，可保证更好的电泳漆效果，具有结构简单、加工成本低、能最大程度避免焊接钢管应力集中和增加整车阴极电泳效率及防腐能力的优点。

Description

一种车用管架电泳工艺孔及其加工工艺

技术领域

本发明涉及一种车用管架电泳工艺孔及其加工工艺，用于汽车骨架阴极电泳，属于汽车零部件及其加工技术领域。

背景技术

随着乘客对客车整车安全性的要求不断提高，关于客车安全性的新技术不断推出。全承载式整车能最大程度的提高汽车安全性，最大程度保护乘客人身安全，此项技术已得到大众的普遍认可。GB7258更明确要求，整车车长大于11米的公路客车整车骨架必须使用全承载技术，从政策层面上肯定了全承载骨架技术。

支撑全承载技术能得以顺利实施的关键就是焊接防腐，没有好的焊接防腐工艺，全承载技术的优势等于免谈。阴极电泳涂装技术以其泳透力好，涂膜外观平滑，膜厚均一，涂膜耐腐蚀性能优异，适合流水线生产，可以完全实现自动化，涂料利用率高，安全性好，公害低等优点，被广泛运用于全承载式汽车。

而阴极电泳能否得以顺利实施的关键就是焊接骨架电泳工艺孔的开孔及布置，现有的电泳工艺孔由于形状、尺寸及位置布置不合理，在进行客车整车电泳时，电泳液不能顺利进入车身钢管内腔，电力线不能顺利到达管内腔，异型钢管内部不能泳上底漆，以及在前处理和电泳时液体也不能快速排出，从而影响最终电泳涂膜质量。另外，不当的电泳工艺孔的设计也会增加骨架焊接处的应力集中，造成汽车安全隐患。这便是现有技术中存在的不足之处。

发明内容

为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种车用管架电泳工艺孔及其加工工艺，能最大程度避免焊接钢管应力集中和增加整车阴极电泳效率及防腐能力，具有结构简单、加工成本低的优点。

本发明的技术方案如下：一种车用管架电泳工艺孔，包括浸液排气长孔，所述浸液排气长孔设置在水平管上，所述浸液排气长孔的边缘与水平管的边缘之间的距离S1是10～20mm；

所述浸液排气长孔的宽度d1=0.25×D1，其中D1是指水平管的水平面上垂直水平管水平面中心线上的管边长，当D1＜20mm时，d1=0；

当水平管的长度H1≥250mm时，浸液排气长孔的长度L1=D1并且L1≤50mm；当80mm＜H1＜250mm时，L1=d1；当H1≤80mm时，L1=0。

本发明的技术方案还包括：所述电泳工艺孔还包括浸液排气U孔，所述浸液排气U孔设置在竖管和/或斜撑管的端部；

所述浸液排气U孔的宽度d2=0.25×D2，其中D2是指斜撑管（5）或竖管（6）的工艺孔所在平面的垂直平面中心线的管边长，当D2＜20mm时，d2=0；

当斜撑管或竖管的工艺孔所在平面的垂直平面中心线的管边长D2＜40mm时，浸液排气U孔的长度L2=12mm；当D2≥40mm时，L2=20mm。

经过有限元分析管架受力疲劳极限和弯曲极限等工况，发现竖管和斜撑管适合加工U孔，并且，综合考虑浸液效率和焊接安全性之间如何取舍的问题，在尽量保证最大程度避免管架出现受力集中的情况下，经过有限元分析其受力疲劳极限和弯曲极限，发现将浸液排气U孔的尺寸设计成上述数值时效果较好。

本发明的技术方案还包括：所述水平管或斜撑管或竖管的长度位于大于600mm小于1100mm之间时，水平管或斜撑管或竖管的中部设置有引流排气圆孔；

当水平管或斜撑管或竖管的长度大于等于1100mm时，相邻引流排气圆孔之间的间距是600mm。

圆孔相对于长孔和U孔，更能有效的避免受力应力集中，经研究发现，圆孔采用上述数值设计时，几乎没有应力集中；但圆孔的缺陷是在水平管上浸液效率低、在竖管上容易出现浸液死角，所以将圆孔布置在管的中部位置。

本发明的技术方案还包括：所述水平管或斜撑管或竖管的工艺孔所在平面的垂直平面中心线的管边长小于60mm时，引流排气圆孔的直径d3是10mm；水平管或斜撑管或竖管的工艺孔所在平面的垂直平面中心线的管边长大于等于60mm时，引流排气圆孔的直径d3是20mm。此种设计的好处在于能够尽量加大圆孔的浸液效率，同时又可避免应力集中。

本发明的技术方案还包括：所述浸液排气长孔设置在水平管上下表面的中心线上，所述水平管是垂直端部水平管和/或倾斜端部水平管。在理论力学中，中心线即为管材的中性层，在中性层上做合适的减材料加工，不影响其力学性能。

本发明的技术方案还包括：所述斜撑管的切角锐角侧设置有浸液排气U孔，所述浸液排气U孔位于斜撑管的中心线上。此种设计也是经过有限元受力分析后发现在锐角处做工艺孔要好于钝角处。

本发明的技术方案还包括：所述竖管的端部设置有贯通的浸液排气U孔，所述浸液排气U孔位于竖管非蒙皮或非覆盖面的中心线上。在非蒙皮或非覆盖面上设置U孔的原因在于，蒙皮和覆盖面为后期焊接件，如果工艺孔位于蒙皮或覆盖面侧，会把原管件上的工艺孔盖住。

一种车用管架电泳工艺孔的加工工艺，所述水平管与斜撑管或竖管对接时，当斜撑管或竖管的截面上的垂直水平管水平面中心线的边长等于水平管的水平面上垂直水平管水平面中心线上的边长时，在斜撑管或竖管的中心位置设置引流排气圆孔；

当斜撑管或竖管的截面上的垂直水平管水平面中心线的边长大于水平管的水平面上垂直水平管水平面中心线上的边长的一半但小于所述水平管的水平面上垂直水平管水平面中心线上的边长时，在水平管的中心线上设置引流排气圆孔并且使引流排气圆孔位于斜撑管或竖管的截面内；

当斜撑管或竖管的截面上的垂直水平管水平面中心线的边长小于等于水平管的水平面上垂直水平管水平面中心线上的边长的一半时，在斜撑管或竖管的截面内设置引流排气圆孔，当引流排气圆孔的圆心与水平管中心线之间的距离L＞D1/4时，在水平管的中心线上设置引流排气圆孔。

这样设置的好处在于，能尽量加快竖管或斜撑管的引流效率，同时最大程度降低引流孔对水平管强度的影响。

本发明的技术方案还包括：所述斜撑管或竖管的工艺孔所在平面的垂直平面中心线的管边长＜60mm时，引流排气圆孔的直径d3=10mm；斜撑管或竖管的工艺孔所在平面的垂直平面中心线的管边长≥60mmmm时，引流排气圆孔的直径d3=20mm。

本发明的技术方案还包括：所述斜撑管或竖管的一端与水平管的相交位置处靠近浸液排气长孔的位置时，所述位置处的浸液排气长孔更改为引流排气圆孔；

所述水平管竖向叠加时，相邻水平管相交位置处的浸液排气长孔更改为引流排气圆孔。

长孔会加大钢管的受力应力集中，如果长孔在靠近竖管或斜撑管的焊接位置，应力集中会更加明显，为了避免不利影响将长孔改为圆孔；水平管上下叠加时，长孔多是采用冲压成型，加工难度大，为了加工方便改为钻圆孔。

本发明的有益效果是：经过有限元分析管架受力疲劳极限和弯曲极限等工况，发现水平管适合加工长孔，因此在水平管上设计浸液排气长孔，并且，综合考虑浸液效率和焊接安全性之间如何取舍的问题，在尽量保证最大程度避免管架出现受力集中的情况下，经过有限元分析其受力疲劳极限和弯曲极限，发现将浸液排气长孔的尺寸设计成上述数值时效果较好；此外，将浸液排气长孔的位置设置在距离水平管10～20mm，也是经过有限元分析后得到的最为合适的距离，因为如果间距太小会引起焊接应力集中影响安全性，太大则会影响浸液速度造成管内空间无法浸液。

此外，本发明在确保车用管架内腔“不积液、不篷气”的基本前提下，满足腔体结构内外表面的涂膜质量（膜厚、耐蚀性）和工作液的稳定、可控性（不窜液）；确保流液、排气功能，杜绝封闭结构积液现象，保证液体进得去，流得出；在兼顾施工可行性的情况下可保证更好的电泳漆效果，具有结构简单、加工容易且成本低、能最大程度避免焊接钢管应力集中和增加整车阴极电泳效率及防腐能力的优点。

附图说明

图1为本发明浸液排气长孔的设置示意图一。

图2是本发明浸液排气长孔的设置示意图二。

图3是本发明浸液排气U孔设置在斜撑管的主视示意图。

图4是本发明浸液排气U孔设置在斜撑管的侧视示意图。

图5是本发明浸液排气U孔设置在竖管的主视示意图。

图6是本发明浸液排气U孔设置在竖管的侧视示意图。

图7是本发明电泳工艺孔的布置示意图。

图8是图7中A向示意图。

图9是本发明电泳工艺孔在对接管中的布置示意图。

图中：1、浸液排气长孔，2、垂直端部水平管，3、倾斜端部水平管，4、浸液排气U孔，5、斜撑管，6、竖管，7、引流排气圆孔，11、一号钢管，12、二号钢管，13、三号钢管，14、四号钢管，15、五号钢管，16、六号钢管，17、七号钢管，18、八号钢管，19、九号钢管，20、平板件，21、十一号钢管，31、对接方式一，32、对接方式二，33、对接方式三，34、对接方式四，35、对接方式五。

具体实施方式

以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。

本发明的电泳工艺孔用于汽车骨架阴极电泳工艺，结构简单、加工成本低，设计合理，施工简便易行，有效增加了整车阴极电泳的效率和防腐能力，同时又能最大程度避免焊接钢管的应力集中。

本发明的电泳工艺孔主要包括浸液排气长孔1、浸液排气U孔4、引流排气圆孔7和防电磁屏蔽孔，需要说明的是，本发明中为了减少实际加工工作量和降低施工难度，经综合考虑利用已加工的浸液排气长孔1、浸液排气U孔4和引流排气圆孔7实现防电磁屏蔽孔的防电磁屏蔽功能，而不再单独设置防电磁屏蔽孔，当然也可以单独设置起防电磁屏蔽功能的防电磁屏蔽孔。

如图1和图2所示，本发明的浸液排气长孔1设置在水平放置的钢管上，具体包括：

（1）、浸液排气长孔1边缘距垂直端部水平管2或倾斜端部水平管3边缘距离为10～20mm，浸液排气长孔1的宽度为d1=0.25×D1。其中，D1是指水平管的水平面上垂直水平管水平面中心线上的管边长，当D1＜20mm时不设置工艺孔，即d1=0。

（2）、当水平管的长度H1≤80mm时，不设置工艺孔，即浸液排气长孔1的长度L1=0；当80mm＜H1＜250mm时，L1=d1(即长孔为圆孔）；当250mm≤H1时，L1=D1且L1≤50mm。

（3）、当600mm＜H1＜1100mm时，在两长孔中间处增加一对上下贯通引流排气圆孔7；当1100mm≤H1时，中间部位自距端部起，每间隔600mm设置上下贯通引流排气圆孔7。（当D1＜60mm时，贯通引流排气圆孔7直径d3为10mm；当60mm≤D1时贯通引流排气圆孔7直径d3为20mm）

（4)、浸液排气长孔1和引流排气圆孔7的位置均在钢管水平上下表面的中心线上。

如图3至图6所示，浸液排气U孔4设置在竖管6或斜撑管5的端部，具体包括：

（1）、浸液排气U孔4的宽度d2=0.25×D2，其中，D2是指斜撑管或竖管的工艺孔所在平面的垂直平面中心线的管边长，当D2＜20mm时不设置工艺孔，即d2=0。

（2）、当D2＜40mm时，浸液排气U孔4的长度L2=12mm，当40mm≤D2时L2=20mm。

（3）、如图3和图4所示的带切角用作斜撑的斜撑管5端部仅单侧设置浸液排气U孔4，并且浸液排气U孔4的位置在斜撑管5切角锐角侧。

（4）、如图5和图6所示的无切角竖管6端部设置贯通的浸液排气U孔4，

方式一：如无特殊说明浸液排气U孔4设置在非蒙皮或其他制件覆盖面上，并且优先考虑宽截面；

方式二：若竖管6出现两侧或三侧有其他部件覆盖，仅设置单侧U孔；

方式三：若四个侧面均被覆盖不设置U孔，在与其对接的水平钢管上设置引流排气圆孔7；

（5）、当斜撑管5或竖管6的长度H2≤80mm，不设置工艺孔，即浸液排气U孔4的长度L2=0；当600mm≤H2≤1100mm时，在斜撑管5或竖管6中部钻贯通引流排气圆孔7；当1100mm≤H2时，中间部位自距端部600mm起，在端部工艺孔的相同平面内每间隔600mm设置贯通引流排气圆孔7。（当D2＜60mm时，贯通引流排气圆孔7的直径d3为10mm；当60mm≤D2时，贯通引流排气圆孔7的直径d3为20mm）

（6)、浸液排气U孔4的位置在斜撑管5或竖管6的中心线上。

本发明的实施例一，如图7和图8所示，

（1）三号钢管13：两端封堵的水平钢管，浸液排气长孔1设置在钢管上下水平平面。

（2）二号钢管12：若斜撑管16或竖管17一端与水平钢管12的交汇处靠近浸液排气长孔2的位置（图中7中标号12、16钢管交汇处），此处的浸液排气长孔2改为引流排气圆孔7代替。这样设计的原因在于，长孔会加大钢管的受力应力集中，如果长孔在靠近竖管或斜撑管的焊接位置，应力集中会更加明显，所以为了降低这种影响，此种情况下长孔改为圆孔。

若六号钢管16下端面出现上述情况，类同处理。

（3）二号钢管12：两根水平钢管叠加焊接，（图中7中标号12.19号钢管交汇处），此处的浸液排气孔1用贯通引流排气圆孔7代替，并在九号钢管19的相对位置设置同样尺寸的引流排气圆孔7。这样设计的原因在于，水平管上下叠加时，长孔因为是冲压孔，加工难度大，所以改为钻圆孔。

（4）九号钢管19：采用平板件20封堵，如图8所示，在靠近九号钢管19内壁下平面位置处，在平板件20设置浸液排气长孔1（长孔尺寸按前述记载，其中D1值取所封钢管水平面）。此处之所以用平板件20封堵，是为了防止后续管架使用中防止泥沙进入；并且，按图8开孔是为了能使九号钢管19中的电泳液能尽快流出并且能流尽。

（5）五号钢管15是一端封堵的水平钢管，浸液排气长孔1仅设置在封堵的一端。不封堵的一端因为是开口，电泳液能从开口处自由进出，所以无需设置工艺孔

（6）竖直钢管（11、14、17）均在非蒙皮或其他制件覆盖面上设置浸液排气U孔，并且优先考虑宽截面。十一号钢管11和十七号钢管17上端非封堵，省略非封堵端的浸液排气U孔4。

（7）斜撑管（16、18）在钢管切角锐角侧设置浸液排气U孔4。

（8）十一号钢管21：两侧均不封堵的水平钢管，省略两端的浸液排气长孔1，其中部根据长度增加贯通引流排气孔7。

（9）弯管或一端切角的钢管，类同水平钢管设置工艺孔。

（10）钢管底部若存在封板结构，排除与其他部件干涉的同时，在底部封板设置Φd工艺孔（d=0.25×D，D值取所封钢管截面的较小边长）。

（11）在平行于截面的方向与水平面有倾角的钢管不设置工艺孔（如车门底架小横梁、轮罩上方小横梁。），以避免电泳液积存于钢管内圆角处流不出。

（12）同一个钢管的工艺孔不允许设置在相互垂直的两个截面上。原因在于，经有限元分析发现，如果在相互垂直的两个截面上打孔，对管件的强度破坏比较大，所以工艺孔只允许设置管件相对的两个面上。

（13）两根钢管贯通对焊（包括夹角对焊和竖直对焊），类同一根钢管处理。

本发明的实施例二中，如图9所示，斜撑管5或竖管6与水平管对接时，

采用对接方式一31时，即斜撑管5或竖管6的截面上的垂直水平管水平面中心线的边长等于水平管的水平面上垂直水平管水平面中心线上的边长时，将排气引流设置在对接水平钢管的水平面中心线上；

采用对接方式二32时，即斜撑管5或竖管6的截面上的垂直水平管水平面中心线的边长大于水平管的水平面上垂直水平管水平面中心线上的边长的一半但小于所述水平管的水平面上垂直水平管水平面中心线上的边长时，保证排气引流圆孔7在对接钢管界面内，将其设置在水平钢管水平面的中心线上；

对接方式三33时，即斜撑管5或竖管6的截面上的垂直水平管水平面中心线的边长小于等于水平管的水平面上垂直水平管水平面中心线上的边长的一半时，采用对接方式四34，即在斜撑管5或竖管6的截面内在水平管水平面上设置引流排气圆孔7，并在不影响焊接的情况下最小幅度避开对接钢管，并尽量使L值小；当L＞D1/4时，采用对接方式五35设置工艺孔，即在水平管的水平面中心线上设置引流排气圆孔7。

当对接管对接处所在平面的垂直平面中心线的边长小于60mm时，d3=φ10mm；当对接管对接处所在平面的垂直平面中心线的边长大于等于60mm时，d3=φ20mm。

生产时，首先，引流排气圆孔7、浸液排气长孔1、浸液排气U孔4等本发明涉及到的工艺孔的形状及位置尺寸必须严格按本发明中的图例及尺寸计算方法定型；其次，再根据定型后的孔位尺寸开发冲孔模具及钻头，此处强调，电泳工艺孔的加工要采用钻孔、冲孔等冷加工方法，不得采用热切割等类似方法，以免影响钢管材质。再者，开发合适的夹具等工装设备，保证冲孔时钢管不发生变形，不撕裂，不产生毛刺。单件工艺孔制件下料时加工，总成装配后形成封闭腔的，孔由施工单位配钻。车辆运行过程中会出现涉水情况的底架部件，如底架纵横梁等，电泳漆工艺孔需在电泳干燥后封堵。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡在本发明的精神和原则之内所做任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车用管架电泳工艺孔，其特征在于：包括浸液排气长孔（1），所述浸液排气长孔（1）设置在水平管上，所述浸液排气长孔（1）的边缘与水平管的边缘之间的距离S1是10～20mm；

所述浸液排气长孔（1）的宽度d1=0.25×D1，其中D1是指水平管的水平面上垂直水平管水平面中心线上的管边长，当D1＜20mm时，d1=0；

当水平管的长度H1≥250mm时，浸液排气长孔（1）的长度L1=D1并且L1≤50mm；当80mm＜H1＜250mm时，L1=d1；当H1≤80mm时，L1=0。

2.如权利要求1所述的一种车用管架电泳工艺孔，其特征在于：所述电泳工艺孔还包括浸液排气U孔（4），所述浸液排气U孔（4）设置在竖管（6）和/或斜撑管（5）的端部；

所述浸液排气U孔（4）的宽度d2=0.25×D2，其中D2是指斜撑管（5）或竖管（6）的工艺孔所在平面的垂直平面中心线的管边长，当D2＜20mm时，d2=0；

当斜撑管（5）或竖管（6）的工艺孔所在平面的垂直平面中心线的管边长D2＜40mm时，浸液排气U孔（4）的长度L2=12mm；当D2≥40mm时，L2=20mm。

3.如权利要求1或2所述的一种车用管架电泳工艺孔，其特征在于：所述水平管或斜撑管（5）或竖管（6）的长度位于大于600mm小于1100mm之间时，水平管或斜撑管（5）或竖管（6）的中部设置有引流排气圆孔（7）；

当水平管或斜撑管（5）或竖管（6）的长度大于等于1100mm时，相邻引流排气圆孔（7）之间的间距是600mm。

4.如权利要求3所述的一种车用管架电泳工艺孔，其特征在于：所述水平管或斜撑管（5）或竖管（6）的工艺孔所在平面的垂直平面中心线的管边长小于60mm时，引流排气圆孔（7）的直径d3是10mm；水平管或斜撑管（5）或竖管（6）的工艺孔所在平面的垂直平面中心线的管边长大于等于60mm时，引流排气圆孔（7）的直径d3是20mm。

5.如权利要求4所述的一种车用管架电泳工艺孔，其特征在于：所述浸液排气长孔（1）设置在水平管上下表面的中心线上，所述水平管是垂直端部水平管（2）和/或倾斜端部水平管（3）。

6.如权利要求4所述的一种车用管架电泳工艺孔，其特征在于：所述斜撑管（5）的切角锐角侧设置有浸液排气U孔（4），所述浸液排气U孔（4）位于斜撑管（5）的中心线上。

7.如权利要求4所述的一种车用管架电泳工艺孔，其特征在于：所述竖管（6）的端部设置有贯通的浸液排气U孔（4），所述浸液排气U孔（4）位于竖管（6）非蒙皮或非覆盖面的中心线上。

8.一种上述任一权利要求所述的车用管架电泳工艺孔的加工工艺，其特征在于：所述水平管与斜撑管（5）或竖管（6）对接时，当斜撑管（5）或竖管（6）的截面上的垂直水平管水平面中心线的边长等于水平管的水平面上垂直水平管水平面中心线上的边长时，在斜撑管（5）或竖管（6）的中心位置设置引流排气圆孔（7）；

当斜撑管（5）或竖管（6）的截面上的垂直水平管水平面中心线的边长大于水平管的水平面上垂直水平管水平面中心线上的边长的一半但小于所述水平管的水平面上垂直水平管水平面中心线上的边长时，在水平管的中心线上设置引流排气圆孔（7）并且使引流排气圆孔（7）位于斜撑管（5）或竖管（6）的截面内；

当斜撑管（5）或竖管（6）的截面上的垂直水平管水平面中心线的边长小于等于水平管的水平面上垂直水平管水平面中心线上的边长的一半时，在斜撑管（5）或竖管（6）的截面内设置引流排气圆孔（7），当引流排气圆孔（7）的圆心与水平管中心线之间的距离L＞D1/4时，在水平管的中心线上设置引流排气圆孔（7）。

9.如权利要求8所述的一种车用管架电泳工艺孔的加工工艺，其特征在于：所述斜撑管（5）或竖管（6）的工艺孔所在平面的垂直平面中心线的管边长＜60mm时，引流排气圆孔（7）的直径d3=10mm；斜撑管（5）或竖管（6）的工艺孔所在平面的垂直平面中心线的管边长≥60mm时，引流排气圆孔（7）的直径d3=20mm。

10.如权利要求8所述的一种车用管架电泳工艺孔的加工工艺，其特征在于：所述斜撑管（5）或竖管（6）的一端与水平管的相交位置处靠近浸液排气长孔（1）的位置时，所述位置处的浸液排气长孔（1）更改为引流排气圆孔（7）；

所述水平管竖向叠加时，相邻水平管相交位置处的浸液排气长孔（1）更改为引流排气圆孔（7）。