CN107913939A - 利用共同模具制造不同版本的立柱加固件的方法 - Google Patents

利用共同模具制造不同版本的立柱加固件的方法 Download PDF

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Abstract

一种方法包括分别利用短坯料和长坯料形成短版本立柱加固件和长版本立柱加固件。长坯料包括第一部分和连接到第一部分的第二部分。该方法包括将短坯料插入到模具的空腔的第一部分中并且压缩模具中的短坯料以使短坯料成形。该方法还包括将长坯料插入到模具中，其中第一部分定位在模具的第一区域中并且压缩模具中的长坯料以使长坯料成形。相同的模具被用于将短坯料和长坯料二者都形成短版本立柱加固件和长版本立柱加固件。

Description

利用共同模具制造不同版本的立柱加固件的方法
技术领域
本发明涉及一种利用共同模具制造不同版本的立柱加固件的方法。
背景技术
不同版本的相同车辆可以设计为满足各种市场中的政府要求和/或消费者的需求。作为一个示例，车辆的冲击测试可能因国家或地区而异。作为另一示例，燃料经济性要求和/或消费者需求可能因国家和地区而异。因此，此各种设计因素可能导致车辆根据将销售和/或操作车辆的特定的国家或地区进行区别设计。
发明内容
根据本发明，提供一种方法，包括：
提供短坯料和长坯料，长坯料包括第一部分和接合到第一部分的第二部分；
将短坯料插入到模具的空腔的第一区域中，压缩模具中的短坯料以使短坯料成形，并在压缩之后从第一区域移除短坯料；
将长坯料插入到模具中，其中，第一部分定位在模具的第一区域中，压缩模具中的长坯料以使长坯料成形，并且在压缩之后从模具中移除长坯料。
根据本发明的一个实施例，长坯料的第一部分具有与短坯料相同的尺寸。
根据本发明的一个实施例，模具的空腔包括与第一区域相邻的第二区域，其中，短坯料被定位成当插入到空腔的第一区域中时与空腔的第二区域间隔开，并且其中，长坯料被定位成当插入到空腔的第一区域中时延伸穿过空腔的第一区域和第二区域两者。
根据本发明的一个实施例，，模具的空腔包括与第一区域相邻的第二区域，其中，短坯料被定尺寸为当插入到空腔的第一区域中时与第二区域间隔开，并且其中，长坯料被定尺寸为当插入到第一区域中时延伸穿过第一区域和第二区域两者。
根据本发明的一个实施例，第二部分通过激光焊接被接合到第一部分。
根据本发明的一个实施例，长坯料的第一部分是具有第一强度的一种类型的材料，并且长坯料的第二部分是具有小于第一强度的第二强度的一种类型的材料。
根据本发明的一个实施例，短坯料和长坯料的第一部分是相同类型的材料。
根据本发明的一个实施例，短坯料和长坯料的第一部分是相同类型的材料。
根据本发明的一个实施例，长坯料的第一部分是高强度钢，并且其中，短坯料是高强度钢。
根据本发明的一个实施例，短坯料和长坯料是金属。
根据本发明的一个实施例，长坯料沿着长度呈纵长形，并且其中，短坯料沿长度呈纵长形，长坯料的长度大于短坯料的长度。
根据本发明的一个实施例，模具的腔体包括与第一区域相邻的第二区域，其中，短坯料包括当短坯料被插入到模具中时处在模具的第一区域中的底端，当短坯料被插入到模具中时，底端与模具的第二区域相邻并且间隔开。
根据本发明的一个实施例，长坯料的第一部分是立柱加固件的上部支腿，并且长坯料的第二部分是立柱加固件的下部支腿，并且其中，立柱加固件是长版本立柱加固件。
根据本发明的一个实施例，短坯料是立柱加固件的上部支腿，并且其中，立柱加固件是短版本立柱加固件。
根据本发明的一个实施例，还包括在将短坯料插入到空腔中之前加热短坯料以及在将长坯料插入到空腔中之前加热长坯料。
根据本发明的一个实施例，将长坯料插入到模具中，并且从模具中移除长坯料发生在从模具中移除短坯料之后或者在将短坯料插入到模具中之前。
附图说明
图1是包括长版本立柱加固件的一个版本车辆的车身的透视图；
图2A是包括连接到第二部分的第一部分的长坯料的透视图；
图2B是图1的车身的长版本立柱加固件的透视图；
图3是长版本立柱加固件的一部分的透视图，其中以放大视图示出了激光焊接部分将第一部分连接到第二部分；
图4是包括短版本立柱加固件的另一版本车辆的车身的透视图；
图5A是短坯料的透视图；
图5B是图4的车身的短版本立柱加固件的透视图；
图6是具有以放大视图示出的可变边缘的短版本立柱加固件的底端的透视图；
图7是包括堆叠的长坯料、堆叠的短坯料、加热室、冲压机、切边机以及淬火室(quench booth)的冲压生产线的示意图；
图8是包括具有第一部分和邻近第一部分的第二部分的空腔的模具的透视图；
图9是由模具中的长坯料形成的长版本立柱加固件的透视图；
图10是由模具中的短坯料形成的短版本立柱加固件的透视图；以及
图11是示出制造立柱加固件的方法的步骤的流程图。
具体实施方式
参考附图，其中，贯穿若干视图，相同的附图标记表示相同的部件，车辆10包括立柱加固件12、14。如图1所示，车辆10的一种模型类型包括长版本立柱加固件12，并且如图4所示，车辆10的另一模型类型包括比长版本短的短版本立柱加固件14。特别地，图1中所示的长版本立柱加固件12包括上部支脚16和下部支脚18，并且图4中所示的短版本立柱加固件14包括上部支脚16而不包括下部支脚18。共同的附图标记用于识别附图中的共同特征，包括图1和图4中所示的车辆10的两种模型类型共同的特征。
制造立柱加固件12、14的方法100包括提供短坯料20和长坯料22。长坯料22包括第一部分24和连接到第一部分24的第二部分26。方法100包括将短坯料20插入到模具32的空腔30的第一区域28中，压缩模具32中的短坯料20以使短坯料20成形，并且在压缩之后从第一区域28移除短坯料20。方法100还包括将长坯料22插入到模具32中，其中第一部分24定位在模具32的第一区域28中，压缩模具32中的长坯料22以使长坯料22成形，并且在压缩之后从模具32移除长坯料22。
模具32可以被用于制造长版本立柱加固件12和短版本立柱加固件14。换句话说，相同的模具32可以被用于制造两个不同版本的立柱加固件12、14。使用相同的模具32来制造两个版本的立柱加固件12、14的能力可以降低制造成本，并且减少了对制造每个版本的独特工具的要求。每个版本可以被用于满足特定市场独特的车辆要求。例如，图1-3所示的长版本立柱加固件12可以被用于某些市场以满足冲击试验，并且图4-6所示的短版本立柱加固件14可以被用于其它市场以减轻重量并增加燃料经济性。
车辆10可以例如是任意类型的机动车辆(例如汽车、卡车、运动型多功能车(SUV)等)。车辆10可以具有整体车身(uni-body)结构、车架分体式(body on frame)结构或任意其它结构。
如图1和图4所示，车辆10可以包括限定前门开口36和后门开口38的车身34。车身34可以包括顶盖40、底板42以及多个立柱44、46、48。立柱44、46、48可以通过前门开口36和后门开口38彼此间隔开。换句话说，立柱44、46、48可以设置在车门开口36、38的相对侧上。立柱44、46、48包括将前门开口36和后门开口38间隔开的B柱46。立柱还包括分别在前门开口36和后门开口38的相对侧上与B柱间隔开的A柱44和C柱48。在延伸的SUV的情况下，立柱可以包括额外的例如D柱(未示出)的立柱。
继续参考图1和图4，立柱加固件12、14可以连接到每个立柱44、46、48。具体地，立柱加固件12、14可以连接到C柱48以加固C柱48。例如，如图1所示，立柱加固件12、14可以从车辆10的顶盖40到底板42而被连接到C柱48。在这种情况下，长版本立柱加固件12与顶盖40和底板42一起可以在车辆10的侧面碰撞期间减少入侵的可能性。换句话说，顶盖40和底板42加固了长版本立柱加固件12。如图4所示，短版本立柱加固件14可以从顶盖40到与底板42间隔开的位置而被连接到C柱48。立柱加固件12、14可以通过焊接、紧固和/或任意其它连接类型而被连接到顶盖40和/或C柱48(和/或在长版本立柱加固件12的情况下的底板42)。
如下文所述，立柱加固件12、14可以由例如钢、铝等金属形成。作为一个示例，长版本立柱加固件12的上部支脚16可以由例如硼钢的高强度钢形成，并且长版本立柱加固件12的下部支脚18可以由碳钢形成。高强度钢是强度比碳钢更大的一种类型的钢合金。作为其它示例，长版本立柱加固件12的上部支脚16和下部支脚18可以由任意组合钢、铝或任意其它材料形成。长版本立柱加固件12的上部支脚16的材料(例如硼钢)可以具有950-1250MPa(例如1100MPa)的强度。长版本立柱加固件12的下部支脚18的材料(例如碳钢)可以具有400-600MPa(例如500MPa)的强度。
如图7所示，长版本立柱加固件12和短版本立柱加固件14二者都在冲压生产线50上形成。换句话说，两个版本的立柱加固件12、14都在相同的冲压生产线50上形成。如下文所述，冲压生产线50可以包括加热室52、冲压机54、切边机56以及淬火室58。除了这些元件之外，冲压生产线50可以包括用于形成立柱加固件12、14的任意数量的压力机、室、工作站等。坯料(即长坯料22或短坯料20)可以在冲压生产线50的压力机、室、工作站等之间移动。
参考图7，堆叠的长坯料60和/或堆叠的短坯料62可以定位在冲压生产线50处。短坯料20中的一个可以被传递通过冲压生产线50以形成短版本立柱加固件14。长坯料22中的一个可以被传递通过冲压生产线50以形成长版本立柱加固件12。
如图5A所示，短坯料20包括顶端64和与顶端64纵向间隔开的底端66。短坯料20可以沿着从短坯料20的顶端64到短坯料20的底端66的长度L1呈纵长形。短坯料20可以具有任意合适的长度。如图5B所示，短坯料20可以形成为短版本立柱加固件14。在通过冲压机54成形之后，如图6所示，短版本立柱加固件14的底端66可以具有非线性形状。
短坯料20可以由金属形成。例如，短坯料20可由高强度钢(例如硼钢)形成。可替选地，作为示例，短坯料20可以由任意类型的钢、铝等形成。
如图2A所示，长坯料22可以包括顶端68和与顶端68纵向间隔开的底端70。如图2B所示，长坯料22可以形成为长版本立柱加固件12。长坯料22可以沿着从长坯料22的顶端68到长坯料22的底端70的长度L2呈纵长形。长坯料22的长度L2比短坯料20的长度L1更大(例如更长)。
如图3所示，长坯料22的第一部分24连接到第二部分26。长坯料22的顶端68位于长坯料22的第一部分24上，并且长坯料22的底端70位于长坯料22的第二部分26上。长坯料22的第一部分24形成为立柱加固件12、14的上部支脚16，并且长坯料22的第二部分26形成为立柱加固件12的下部支脚18。
如图2A所示，长坯料22的第一部分24可以包括与顶端68纵向间隔开的底端72。第一部分24的底端72邻接长坯料22的第二部分26。具体地，长坯料22的第二部分26可以包括与底端70纵向间隔开的顶端74。第二部分26的顶端74邻接第一部分24的底端72。
第二部分26的顶端74通过任意合适的接合技术被连接到第一部分24的底端72。例如，第二部分26可以通过激光焊接被连接到第一部分24。作为其它示例，第二部分26可以通过点焊、电弧焊，钎焊等被连接到第一部分24。
长坯料22的第一部分24和长坯料22的第二部分26可以由相同或不同类型的材料形成。作为一个示例，长坯料22的第一部分24可以由具有第一强度的一种类型的材料形成，并且长坯料22的第二部分26可以由具有小于第一强度的第二强度的一种类型的材料形成。换句话说，长坯料22的第二部分26可以比长坯料22的第一部分24更弱。例如，长坯料22的第一部分24可以具有950-1250MPa(例如1100MPa)的强度，并且长坯料22的第二部分26可以具有400-600MPa(例如500MPa)的强度。
长坯料22的第一部分24和短坯料20可以具有相同的尺寸。换句话说，长坯料22的第一部分24和短坯料20可以具有相同的尺寸和形状。例如，第一部分24的顶端68可以与短坯料20的顶端64相同。作为另一示例，第一部分24的底端72可以与第一部分24的底端66相同。作为又一示例，第一部分24的长度L3可以与短坯料20的长度L1相同。当长坯料22的第一部分24和短坯料20分别被传递通过冲压机54时，第一部分24和短坯料20各自都形成为立柱加固件12、14的上部支脚16。换句话说，第一部分24和短坯料20当被传递通过冲压机54时，形成为相同尺寸和形状的部件。
冲压生产线50可以使用任意合适的金属加工工艺以将短坯料20和长坯料22中的一个形成为立柱加固件12、14。例如，冲压生产线50的各个阶段可以拉延(draw)、凸缘化(flange)、拉伸、冲压、修剪、切割或执行任意其它合适的金属加工工艺，以将短坯料20和长坯料22分别形成为立柱加固件12、14。
参考图7，加热室52加热短坯料20和长坯料22。具体地，加热室52可以是高炉(blast furnace)。加热室52可以将短坯料20和长坯料22加热到任意合适的温度。例如，短坯料20和长坯料22可以被加热到使得金属(例如硼钢)的机械性能被改变为允许坯料成形为立柱加固件12、14的温度。
继续参考图7，冲压机54将短坯料20和长坯料22中的一个形成为立柱加固件12、14。如图8所示，冲压机54可以包括用于将短坯料20和长坯料22形成为立柱加固件12、14的模具32。换句话说，如图9和10所示，模具32可被用于将短坯料20中的每一个形成为短版本立柱加固件14，并将长坯料22形成为长版本立柱加固件12。
模具32可以包括冲模76和可以沿着轴线A与冲模76选择性地接合的空腔30。冲模76和空腔30可以朝向和远离彼此移动以压缩它们之间的胚料，即，短坯料20或长坯料22。
模具32的空腔30包括与空腔30的第一区域28相邻的第二区域80。模具32的第一区域28包括邻接第二区域80的第一端78，并且第一区域28包括与第一端78间隔开的第二端82。空腔30的第一区域28可以沿着长度L4在从第一区域28的第一端78到第二端82的方向上呈纵长形。空腔30的第一区域28的长度L4与短坯料20的长度L1和/或长坯料22的第一部分24的长度L3相同。第一区域28具有与立柱加固件12、14的上部支脚16大致相同的形状。
继续参考图7，空腔30的第二区域80包括邻接第一区域28的第一端78的第一端84，并且第二区域80包括与第一端84间隔开的第二端86。空腔30的第二区域80可沿着长度L5在从第二区域80的第一端84到第二端86的方向上呈纵长形。长坯料22的第二部分26具有长度L6，并且第二区域80的长度L5与长坯料22的第二部分26的长度L6相同。空腔30的第二区域80具有与立柱加固件12的下部支腿18大致相同的形状。
继续参考图7，切边机56从短坯料20和长坯料22中去除多余的材料。坯料在冲压机54中成形之前和/或之后，切边机56可以修剪坯料，即短坯料20或长坯料22。
继续参考图7，淬火室58冷却短坯料20和长坯料22。淬火室58可以将短坯料20和长坯料22浸泡在冷却流体中以降低短坯料20和长坯料22的温度。冷却流体可以是任意合适的流体(例如水、油等)。
图11中示出了用于制造立柱加固件12、14的方法。方法100可以被用于制造长版本立柱加固件12和短版本立柱加固件14两者。例如，方法100的步骤可以在长坯料22上执行并且在短坯料20上单独执行，以分别制造长版本立柱加固件12和短版本立柱加固件14。方法100可以被执行以连续地制造多个长版本立柱加固件12，并且在制造长版本12之前或之后连续地制造多个短版本立柱加固件14。作为另一示例，该方法100可以以任何顺序被执行以制造任意数量的长版本立柱加固件12和短版本立柱加固件14。
如图11中的框110所示，方法100包括提供堆叠的短坯料62和堆叠的长坯料60。堆叠的短坯料62和堆叠的长坯料60可以以这样的方式布置：使得短坯料20可以从堆叠的短坯料62中移除，并且长坯料22可以从堆叠的长坯料60中移除。作为另一示例，方法100可以包括提供了彼此散布的单个堆叠的短坯料62和长坯料60。
如框120所示，方法100包括选择短坯料20和长坯料22中的一个(以下称为“所选择的坯料20、22”)。如上所述，对于多个短坯料20和长坯料22重复方法100，即，对于多个所选择的坯料20、22重复方法100。如图10所示，短坯料20被选择以形成短版本立柱加固件14，并且如图9所示，长坯料22被选择以形成长版本立柱加固件12。可以通过机器人或任何方式在冲压生产线50的每个压力机、室、工作站等之间选择和转移短坯料20和长坯料22。
参考框130，方法100包括，在选择短坯料20和长坯料22中的一个之后，将所选择的坯料20、22插入到加热室52中，并且如框140所示，在加热室52中加热所选择的坯料20、22。
方法100包括，在加热室52中被加热至期望的温度之后，如框150所示，将所选择的坯料20、22插入到冲压机54的模具32中。具体地，如图10所示，当所选择的坯料20、22是短坯料20时，短坯料20可以被插入到模具32中。具体地，短坯料20可以被插入到模具32的空腔30的第一区域28中。短坯料20可以被定位成当插入到空腔30的第一区域28中时与空腔30的第二区域80间隔开。换句话说，短坯料20可以被定尺寸为当插入到空腔30的第一区域28中时与第二区域80间隔开。当插入到空腔30的第一区域28中时，短坯料20的底端66可以与空腔30的第二区域80相邻并且间隔开。如图9所示，当所选择的坯料20、22是长坯料22时，长坯料22可以被插入模具32中。具体地，长坯料22的第一部分24可以被插入到空腔30的第一区域28中。长坯料22可以定位成延伸穿过空腔30的第一区域28和第二区域80两者。换句话说，长坯料22可以被定尺寸为当第一部分24被插入到第一区域28中时延伸穿过空腔30的第一区域28和第二区域80两者。
在将另一所选择的坯料20、22插入到模具32中之前，从模具32中移除所选择的坯料20、22。换句话说，所选择的坯料20、22被插入到空模具32中，即当模具32不容纳坯料20、22时，一次只有一个坯料20、22被插入到模具32中。
如框160所示，方法100包括在将所选择的坯料20、22插入到模具32中之后压缩所选择的坯料20、22。空腔30和/或冲模76朝向彼此移动以将压缩力施加到所选择的坯料20、22上。该力可以是使所选择的坯料20、22成形所需的任意合适的力。如框170所示，在所选择的坯料20、22成形之后，方法100包括从模具32中移除所选择的坯料20、22。
如框180所示，方法100包括将所选择的坯料20、22插入到切边机56中。切边机56切割所选择的坯料20、22。该方法100包括，在所选择的坯料20、22已经被修剪之后，从切边机56移除所选择的坯料20、22。
如框190所示，方法100包括使所选择的坯料20、22在淬火室58中淬火，以降低所选择的坯料20、22的温度。淬火之后，方法100完成，并且完成的立柱加固件12、14可以放置在机架上进行运输。
已经以说明性方式描述了本发明，并且可以理解的是，已使用的术语旨在本质上是说明性词语而非限制性词语。根据上述教导，本发明的很多修改和变形是可能的，并且除了具体的描述之外本发明是可实践的。

Claims (14)

1.一种方法，包括：
提供短坯料和长坯料，所述长坯料包括第一部分和接合到所述第一部分的第二部分；
将所述短坯料插入到模具的空腔的第一区域中，压缩所述模具中的所述短坯料以使所述短坯料成形，并在压缩之后从所述第一区域移除所述短坯料；
将所述长坯料插入到所述模具中，其中，所述第一部分定位在所述模具的所述第一区域中，压缩所述模具中的所述长坯料以使所述长坯料成形，并且在压缩之后从所述模具中移除所述长坯料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述长坯料的所述第一部分具有与所述短坯料相同的尺寸。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述模具的所述空腔包括与所述第一区域相邻的第二区域，其中，所述短坯料被定位成当插入到所述空腔的所述第一区域中时与所述空腔的所述第二区域间隔开，并且其中，所述长坯料被定位成当插入到所述空腔的所述第一区域中时延伸穿过所述空腔的所述第一区域和所述第二区域两者。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述模具的所述空腔包括与所述第一区域相邻的第二区域，其中，所述短坯料被定尺寸为当插入到所述空腔的所述第一区域中时与所述第二区域间隔开，并且其中，所述长坯料被定尺寸为当插入到所述第一区域中时延伸穿过所述第一区域和所述第二区域两者。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二部分通过激光焊接被接合到所述第一部分。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述长坯料的所述第一部分是具有第一强度的一种类型的材料，并且所述长坯料的所述第二部分是具有小于所述第一强度的第二强度的一种类型的材料。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述短坯料和所述长坯料的所述第一部分是相同类型的材料。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述短坯料和所述长坯料的所述第一部分是相同类型的材料。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述长坯料的所述第一部分是高强度钢，并且其中，所述短坯料是高强度钢。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述短坯料和所述长坯料是金属。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述长坯料沿着长度呈纵长形，并且其中，所述短坯料沿着长度呈纵长形，所述长坯料的所述长度大于所述短坯料的所述长度。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述模具的所述腔体包括与所述第一区域相邻的第二区域，其中，所述短坯料包括当所述短坯料被插入到所述模具中时处在所述模具的所述第一区域中的底端，当所述短坯料被插入到所述模具中时，所述底端与所述模具的所述第二区域相邻并且间隔开。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述长坯料的所述第一部分是立柱加固件的上部支腿，并且所述长坯料的所述第二部分是立柱加固件的下部支腿，并且其中，所述立柱加固件是长版本立柱加固件。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述短坯料是立柱加固件的上部支腿，并且其中，所述立柱加固件是短版本立柱加固件。
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