CN109436092B - 一种用于小型汽车的辊压前防撞横梁及辊压成型方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于小型汽车的辊压前防撞横梁及辊压成型方法，所述横梁整体呈弧形，横梁的截形包括三个依照上、中、下排列的闭合的腔体。本发明还提供了所述横梁的辊压成型方法。本发明所述横梁结构设计合理，其截形由三个闭合的腔体构成，中间腔体与两侧腔体间构成稳定性高的“Y”形主支撑段，主支撑段的双层壁厚结构可起到稳定的支撑作用，明显提高横梁碰撞过程中的抗弯性能；横梁截形中第一、第二加强段的结构设计有助于横梁进一步提高抗弯性能。与传统的B型防撞横梁相比，在抗弯性能相当的情况下，可减轻横梁主体的重量10％‑15％，达到轻量化的目的。本发明横梁采用辊压成型加工，易于实施，相比冲压工艺材料利用率高，生产效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车安全部件及制作方法，特别是用于小型汽车的辊压前防撞横梁及辊压成型方法。
背景技术
目前，汽车已逐步进入家庭成为人们生活中重要的代步工具。随着汽车保有量的不断增加也随之带来了日益严峻的环境问题。为了提高汽车的节能性和环保性、降低燃油消耗及减少排放，汽车轻量化的设计越来越受到重视。当然在关注汽车轻量化的同时不能忽视汽车的安全性能，在发生汽车碰撞时最大限度保护乘员的安全是各主机厂努力的方向。汽车正向碰撞时，设计合理的前防撞梁结构能够有效吸收冲击能量，减少乘员舱及车身结构的损坏，在减少乘员受伤程度的同时降低车辆的损害，减少维修费用。防撞梁是汽车重要的安全部件，前防撞梁结构在正面碰撞时的抗弯性能是汽车安全性能的重要衡量指标。横梁是防撞梁结构的主要抗弯件，其截形设计及整体弯曲弧度直接影响抗弯性能。受到汽车结构部件空间位置的制约，在横梁弯曲弧度无法改变时，寻找既能满足前防撞梁的碰撞力学性能又能适当减重的横梁截面及横梁的辊压成型方法，是汽车制作企业不断优化设计的方向。
发明内容
本发明提供了一种用于小型汽车的辊压前防撞横梁及辊压成型方法，所述防撞横梁经截形的优化设计及辊压成型加工，在有效减轻横梁主体的重量的同时保持了不低于传统横梁的力学性能。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种用于小型汽车的辊压前防撞横梁，整体呈弧形，所述横梁的截形包括三个依照上、中、下排列的闭合的腔体。
上述用于小型汽车的辊压前防撞横梁，中腔体的宽度尺寸小于上腔体和下腔体的宽度尺寸，中腔体与横梁后壁之间设有主支撑段。
上述用于小型汽车的辊压前防撞横梁，中腔体的上壁及中腔体下壁分别对称弯折上下叠置焊合为一体构成主支撑段，主支撑段与中腔体上壁弯折部位、中腔体下壁弯折部位与构成“Y”形结构。
上述用于小型汽车的辊压前防撞横梁，上腔体前壁下端向中腔体上壁前部弯折并焊合，构成第一加强段；下腔体前壁上端向中腔体下壁前部弯折并焊合，构成第二加强段；第一加强段、第二加强段的长度为3-10毫米。
上述用于小型汽车的辊压前防撞横梁，横梁截形由共线的上腔体前壁、中腔体前壁、下腔体前壁构成截形前部线，由共线的上腔体后部壁、下腔体后壁构成截形后部线，截形前部线与截形后部线平行。
上述用于小型汽车的辊压前防撞横梁，所述横梁截形的所有弯折部位均设有过渡圆角，横梁钢带厚度不小于1毫米。
上述用于小型汽车的辊压前防撞横梁提，横梁截形的高度尺寸H为60-135毫米；横梁截形的宽度尺寸L为25-60毫米，H/L为2.5-4。
上述用于小型汽车的辊压前防撞横梁的辊压成型方法，所述防撞横梁由钢带经辊压线33组辊轮辊压成型，首先从钢带中部进行辊压加工，经1-17组辊轮将中腔体及构成主支撑段的带钢延伸部位辊压成型，然后对构成主支撑段的两段钢带进行对合焊接构成主支撑段；18-26组辊轮将一侧钢带逆时针方向进行三次折弯，另一侧钢带顺时针进行三次折弯；18-33组辊轮对主支撑段两侧的带钢在三次折弯的基础上继续进行辊压加工，逐渐形成横梁的上腔体、下腔体和带钢端部的弯折段，33组辊轮辊压完成后将带钢的两端弯折段分别与中腔体上壁、中腔体下壁对合焊接，构成第一加强段、第二加强段。
本发明所述前防撞横梁的截形由三个闭合的腔体构成，中间腔体与两侧腔体间构成稳定性高的“Y”形主支撑段，主支撑段的双层壁厚结构可起到稳定的支撑作用，明显提高横梁碰撞过程中的抗弯性能；横梁截形中第一、第二加强段的结构设计有助于横梁进一步提高抗弯性能。所述横梁采用辊压成型，相比冲压工艺材料利用率高，生产效率高；本发明与传统的B型防撞横梁相比，在抗弯性能相当的情况下，可减轻横梁主体的重量10％-15％，达到轻量化的目的。本发明结构设计合理，易于实施，工艺成熟，具有良好的市场前景。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明所述横梁的结构示意图；
图2是本发明所述横梁截形的结构示意图；
图3是本发明所述横梁辊压成型过程示意图；
图4为等重量等材料的传统B型横梁与本发明横梁抗弯性能对比图。
图中各标号清单为：1、上腔体，1-1、上腔体前壁，1-2、上腔体后壁，2、第一加强段，3、中腔体，3-1、中腔体前壁，3-2、中腔体上壁，3-3、中腔体下壁，4、第二加强段，5、下腔体，5-1、下腔体前壁，5-2、下腔体后壁，6、主支撑段。
具体实施方式
参看图1，本发明所述横梁整体呈弧形，横梁由三个封闭的管腔构成。
横梁的截形是本发明重要的改进之处。参看图2，横梁的截形包括三个依照上、中、下排列的闭合的腔体。(上、下、前、后是依横梁的使用状态而确定)。中腔体3的宽度尺寸小于上腔体1和下腔体5的宽度尺寸，中腔体与横梁后壁之间设有主支撑段6。主支撑段按照下述方式构成：中腔体的上壁3-2及中腔体下壁3-3分别对称相向弯折后上下叠置，在横梁的后壁处焊合为一体。主支撑段具有双层壁厚，支持强度大大提高，主支撑段与中腔体上壁弯折部位、中腔体下壁弯折部位构成“Y”形结构。“Y”形结构的位置及形状可起到稳定的支撑作用，在抵抗来自正面碰撞的冲击力时，可以明显提高横梁碰撞过程中的抗弯性能，有效抵抗横梁的碰撞折弯变形。
仍参看图2，横梁截形的上腔体前壁1-1下端向中腔体上壁前部弯折焊合，构成第一加强段2(钢带的一侧端头)；下腔体前壁5-1上端向中腔体下壁前部弯折焊合，构成第二加强段4(钢带的另一侧端头)；第一加强段、第二加强段的长度为3-10毫米。第一加强段、第二加强段与主支撑段平行设置，第一加强段、第二加强段的双重壁厚结构可进一步提高横梁的抗弯性能。横梁截形由共线的上腔体前壁1-1、中腔体前壁3-1、下腔体前壁5-1构成截形前部线；由共线的上腔体后部壁1-2、下腔体后壁5-2构成截形后部线，截形前部线与截形后部线平行。
仍参看图2，横梁截形的所有弯折部位均设有过渡圆角，过渡圆角的半径要大于等于三倍横梁钢带厚度，横梁钢带厚度不小于1毫米。横梁截形的高度尺寸H为60-135毫米；横梁截形的宽度尺寸L为25-60毫米；其中H/L为2.5-4。图示实施例中横梁截面的上下腔体是对称结构，这种结构受力状态最为合理。但横梁安装在车体上后如果受到脱钩套安装位置的影响，上下腔体也可以是上大下小或上小下大的不对称结构，当上下腔体采用不对称结构时，两个腔体的高度比不超过3：1。横梁钢带材料的抗拉强度大于1000Mpa。
参看图3，这是显示横梁辊压成型过程的辊花图。所述横梁由钢带经辊压线33组辊轮辊压成型。首先从钢带中部进行辊压加工，钢带两侧同步变形，经1-17组辊轮辊压变形，逐渐形成中腔体及构成主支撑段的中腔体延伸部位；17组辊轮后对构成主支撑段的两段钢带对合进行对合焊接，构成主支撑段。18-26组辊轮将一侧钢带逆时针方向进行三次折弯，另一侧钢带顺时针进行三次折弯；27-33组辊轮，在两侧钢带三次折弯的基础上继续辊压变形，将第三个折弯部位辊压变形至90°，逐渐形成横梁的上腔体、下腔体和带钢端部的弯折段；33组辊轮辊压完成后将带钢的两端弯折段分别与中腔体上壁、中腔体下壁对合焊接，构成第一加强段、第二加强段。
参看图4，对比试验表明，在等重量、等材料的条件下，本发明横梁的抗弯性能要高于传统B型横梁约12％。换言之，在两者抗弯性相当时，本发明横梁的轻量化优势明显。
Claims (3)
1.一种用于小型汽车的辊压前防撞横梁，整体呈弧形，其特征在于：所述横梁的截形包括三个依照上、中、下排列的闭合的腔体；
中腔体（3）的宽度尺寸小于上腔体（1）和下腔体（5）的宽度尺寸，中腔体与横梁后壁之间设有主支撑段（6）；
中腔体的上壁（3-2）及中腔体下壁（3-3）分别对称弯折上下叠置焊合为一体构成主支撑段（6），主支撑段与中腔体上壁弯折部位、中腔体下壁弯折部位与构成“Y”形结构；
上腔体前壁（1-1）下端向中腔体上壁前部弯折并焊合，构成第一加强段（2）；下腔体前壁（5-1）上端向中腔体下壁前部弯折并焊合，构成第二加强段（4）；第一加强段、第二加强段的长度为3-10毫米；
横梁截形由共线的上腔体前壁、中腔体前壁、下腔体前壁构成截形前部线，由共线的上腔体后部壁、下腔体后壁构成截形后部线，截形前部线与截形后部线平行；
所述防撞横梁由钢带经辊压线33组辊轮辊压成型，首先从钢带中部进行辊压加工，经1-17组辊轮将中腔体及构成主支撑段的带钢延伸部位辊压成型，然后对构成主支撑段的两段钢带进行对合焊接构成主支撑段；18-26组辊轮将一侧钢带逆时针方向进行三次折弯，另一侧钢带顺时针进行三次折弯；18-33组辊轮对主支撑段两侧的带钢在三次折弯的基础上继续进行辊压加工，逐渐形成横梁的上腔体、下腔体和带钢端部的弯折段，33组辊轮辊压完成后将带钢的两端弯折段分别与中腔体上壁、中腔体下壁对合焊接，构成第一加强段、第二加强段。
2.根据权利要求1所述的用于小型汽车的辊压前防撞横梁，其特征在于：所述横梁截形的所有弯折部位均设有过渡圆角，横梁钢带厚度不小于1毫米。
3.根据权利要求1所述的用于小型汽车的辊压前防撞横梁提，其特征在于：横梁截形的高度尺寸H为60-135毫米；横梁截形的宽度尺寸L为25-60毫米； H/L为2.5-4。
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