CN109476345B - 制造结构部件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于机动车辆的钢制门骨架，该门骨架包括用以增加门骨架的所需区域的强度的加强件。门骨架可在缩短循环时间从而提高效率的情况下制造。本方法包括热冲压加强件，所述加强件为用于形成门骨架的其余部分的同一坯件的一部分。在热冲压步骤中，用于形成加强件的加强部分定位于例如在柱件与横杆件之间的门开口中的自由空间。与对比性工艺不同的是，在热冲压之前，用于形成加强件的加强部分并不焊接至门骨架的柱件上。在热冲压之后，将加强件从门骨架上裁剪，并且随后通过例如焊接而附接至所需位置。

Description

制造结构部件的方法

相关申请的交叉引用

本PCT国际专利申请要求2016年6月15日提交的标题为“制造结构部件的方法”的序列号为62/350,402的美国临时专利申请的权益，该申请的全部公开内容被认为是本申请公开内容的一部分并且通过参引合并到本申请中。

发明背景

1.技术领域

本发明总体上涉及用于机动车辆的结构部件，更特别地涉及钢制的门骨架以及制造该门骨架的方法。

2.背景技术

用于机动车辆的诸如门骨架或是柱件之类的钢制高强度结构部件设计成具有高强度，以符合汽车制造业制定的碰撞标准。通常情况下，将同样是金属材料制成的加强件附接在门骨架的柱件中的一个柱件，用以增加该区域的强度。例如，如图1中最佳地图示的，根据现有技术工艺，首先，将用于形成加强件的加强部分10与其意于加强的柱件部分14相邻并且相叠覆地焊接或者以其他方式附接至门骨架坯件12。随后，将包括附接至柱件部分14的加强部分10的坯件12在模具中与加强部分10彼此一起加热并且热冲压。然而，由于对柱件进行加强的区域厚度增加以及有气隙存在于加强部分10和坯件12的柱件部分14之间，故而该工艺需要较长的加热时间和较长的冷却时间。换言之，加强区域的区域中增加的厚度以及加强部分10与坯件12的柱件部分14之间的气隙使得循环时间变慢，并且因此降低了现有技术工艺的效率。

发明内容

本发明提供用于机动车辆的结构部件，例如门骨架。门骨架包括围绕至少一个门开口的横杆件和多个柱件，例如A柱和B柱、或者B柱和C柱。用于形成门骨架的门骨架坯件包括延伸穿过至少一个门开口部分的加强部分，该加强部分随后与门骨架坯件在同一个模具中进行热冲压。换言之，在热冲压之前，加强部分并未焊接或以其他方式附接至门骨架坯件的柱件部分，而是坯件的一个单独部分，该单独部分在形成门骨架时单独地形成为加强件。在优选的布置中，在模具中进行热冲压过程中，加强部分定位在自由空间、例如门骨架坯件的门开口部分中。在热冲压之后，将形成的加强件从形成的门骨架移除，然后将形成的加强件在所需的加强位置、比如与所形成的柱件中的一个柱件呈叠覆关系而附接至门骨架。

本发明还提供一种制造用于机动车辆的结构部件、例如门骨架的方法。该方法包括提供门骨架坯件，其中该坯件可包括用来形成门骨架的相应的部分的横杆件部分和柱件部分。门骨架坯件还包括至少一个加强部分，该至少一个加强部分定位在布置于柱件和横杆件之间的例如门开口部分的自由空间中。该加强部分并未如现有技术工艺中那样附接至柱件部分中的一者，而是作为门骨架坯件的单独部分。本方法通过加热门骨架坯件并将经加热的坯件布置在模具中而进行。本方法随后包括热冲压该门骨架坯件，所述门骨架坯件包括延伸穿过至少一个门开口部分的加强部分，该加强部分与坯件一起在模具中。在热冲压步骤之后，将形成在门开口中的加强件从经冲压的门骨架移除，并且随后例如与柱件中相应的一个柱件呈叠覆关系而附接至门骨架的所需位置。

由于厚度的减小以及在门骨架坯件和加强部分之间不存在气隙，故而本方法能够能够以减少的加热时间、减少的冷却时间以及减少的整体循环时间而实施。换言之，在热冲压过程中，加强部分并未叠覆于其意于加强的柱件部分，由此提高了该工艺的效率。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下文的详细描述，能够容易地领会并且更好地理解本发明的其他优点。

图1图示了现有技术的门骨架坯件，该门骨架坯件包括加强部分，该加强部分设置成与柱件部分呈叠覆并且附接的关系；

图2图示了根据本公开一方面的门骨架坯件，该门骨架坯件包括至少一个柱件部分、至少一个门开口部分以及延伸穿过至少一个门开口部分的至少一个加强部分；

图3图示了从门骨架坯件形成的至少一个加强件和门骨架；

图4图示了从至少一个门开口移除并附接至门骨架的至少一个柱件的加强件。

具体实施方式

参照图4，本发明基本上提供一种用于机动车辆的结构部件、例如门骨架20，该门骨架包括用以增加门骨架20的强度的至少一个加强件22。如前所述，相比于用于形成门骨架的其他方法、例如通过对图1中的对比性的门骨架坯件12进行热冲压，该用于制造门骨架20的方法可以以减少的加热时间、减少的冷却时间、减少的总循环时间以及提升的效率来实施。

如图4中最佳地图示的，优选地，由本发明的方法形成的门骨架20包括环绕至少一个门开口34、36的横杆件30、32和多个柱件24、26、28。例如，门骨架20可包括：围绕前门开口34布置的A柱24、B柱26和下横杆件30；以及围绕后门开口36布置的B柱26、C柱28、下横杆件30和上横杆件32。然而，除了在图4中示出和形成的门骨架，门骨架20可包括附加的或者更少的柱件、以及其他设计。

门骨架20由金属构成，该金属通常是钢材料。在本示例实施方式中，柱件24、26、28、下横杆件30以及上横杆件32由硼基中碳钢材料形成。这种材料包括基于材料总重量的重量百分比(wt.％)为5wt.％到10wt.％的硼和重量百分比为12wt.％到35wt.％的碳。优选地，该材料具有950MPa到1300MPa的屈服强度、基本上1350MPa到2000MPa的抗拉强度以及超过5％的延伸率。门骨架20的材料可被涂覆或者不被涂覆。

如前所述，门骨架20还包括至少一个加强件22用以增加门骨架20的某些区域中的强度。加强件22能够在多个不同的位置附接于门骨架20。例如，加强件20能够基本上与门骨架20的柱件24、26、28中的一个柱件对准并且附接于门骨架20的柱件24、26、28中的一个柱件。在图4所示的示例性实施方式中，门骨架20包括多个加强件22，其中第一加强件22附接于A柱24，并且第二加强件22附接于B柱26。

如门骨架20的其他部件那样，加强件22也由金属形成，该金属通常是钢材料。在本示例实施方式中，加强件22由硼基中碳钢材料形成，与柱件24、26、28以及下横杆件30、上横杆件32为同样的材料。这种材料包括基于材料总重量的重量百分比为5wt.％到10wt.％的硼和重量百分比为12wt.％到35wt.％的碳。优选地，该材料具有950MPa到1300MPa的屈服强度、基本上1350MPa到2000MPa的抗拉强度以及超过5％的延伸率。加强件22的材料可被涂覆或者不被涂覆。

然而，与对比性的带有加强件的门骨架不同，本发明的加强件22并不是在模具中进行热冲压之前通过将加强件22首先附接于或是首先焊接于其相应的柱件24、26而形成。而是如下文中更详细地说明的，加强件22从用于形成门骨架22的坯件的单独部分形成，并且在同一模具中进行热冲压。例如，如图2中最佳地图示的，在热冲压步骤过程中，每个加强件22由门骨架坯件20’的加强部分22’形成，加强部分22’定位在两个柱件部分24’、26’、28’之间的例如门开口部分34’、36’中的一者中的自由空间中。如连续的图3至图4中最佳地图示的，在热冲压步骤之后，所形成的加强件22与门骨架20的其余部分分开，并且随后在所需位置、例如与相应的柱件24、26中的一者呈附接并且对准的关系而附接至所形成的门骨架20。所形成的加强件22可以通过多种不同的方法例如通过点焊、激光焊、惰性气体保护(MIG，metal insert gas)焊、机械锁定或其他连结机构而附接至门骨架20。

本发明的另一方面提供了制造用于机动车辆的结构部件、例如图4中图示的门骨架20的方法。如图2中最佳地图示的，该方法首先包括提供门骨架坯件20’，门骨架坯件20’限定至少一个门开口部分34’、36’。门骨架坯件20’还包括延伸穿过至少一个门开口部分34’、36’的至少一个加强部分22’。在优选的布置中，门骨架坯件20’还包括A柱部分24’、B柱部分26’、C柱部分28’、下横杆件部分30’和上横杆件部分32’。优选地，至少一个门开口部分34’、36’包括：前门开口部分34’，该前门开口部分由A柱部分24’、B柱部分26’、下横杆件部分30’和上横杆件部分32’共同地限定或包围；以及后门开口部分36’，该后门开口部分36’由B柱部分26’、上横杆件部分32’、C柱部分28’和下横杆件部分30’共同地限定或包围。门骨架坯件20’的每一个部分基本上与在图4的所产生的门骨架20中形成的相应的结构特征部相对应。

如图2中进一步图示的，在优选布置中，门骨架坯件20’可包括多个加强部分22’，每个加强部分22’延伸穿过相应的门开口部分34’、36’。例如，第一加强部分22’可以设置在前门开口部分34’中，并且从第一加强部分22’的附接至门骨架坯件20’的A柱部分24’的顶端延伸至第一加强部分22’的附接至门骨架坯件20’的下横杆件部分30’的底端。因此，在随后的热冲压步骤过程中，第一加强部分22’的大部分布置在前窗开口部分34’的自由空间中。此外，在本示例实施方式中，第二加强部分22’能设置在后门开口部分36’中，并且从第二加强部分22’的附接至门骨架坯件20’的上横杆件32’的顶端延伸至第二加强部分22’的附接至门骨架坯件20’的下横杆件部分30’的底端。因此，在随后的热冲压步骤过程中，第二加强件22的大部分布置在后窗开口26的自由空间中。

在一种布置中，至少一个加强部分22’可形成为单独的部件并且随后通过点焊、激光焊、惰性气体保护(MIG)焊、机械锁定或者其他连结机构38’而附接至门骨架坯件20’的相应的柱件或者横杆件。然而，在另一种布置中，至少一个加强部分22’能形成或下料为门骨架坯件20’的一体部分。例如，门骨架坯件20’包括至少一个加强部分22’，该至少一个加强部分22’可通过激光切割或者冲压单个金属片材得到。

包括至少一个加强部分22’的门骨架坯件20’一旦形成，该方法通过加热门骨架坯件20’并且将经加热的门骨架坯件20’布置在冲压模具里而继续进行。随后，本方法通过在模具中热冲压门骨架坯件20’以形成图3所图示的门骨架20和至少一个加强件22而继续进行。在热冲压步骤过程中，至少一个加强部分22’定位在门骨架坯件20’的柱件部分和横杆件部分之间的自由空间。在热冲压步骤之后，本方法通过从冲压模具中移除经冲压的门骨架20和加强件22，并将形成的部件转移到单独的操作台上用以例如通过激光或模具内裁剪(in-die trimming)而从门骨架20移除至少一个加强件22来继续进行。

在移除经冲压的加强件22之后，如图4中最佳地图示的，本方法通过在所需位置将至少一个加强件22附接至门骨架20而继续进行。例如，至少一个的加强件22可与柱件24、26、28中的相应的一个柱件附接并对准。可用多种方法将至少一个加强件22附接至门骨架20。例如，该方法可包括点焊、激光焊、惰性气体保护(MIG)焊、机械锁定或者其他连结机构。

本方法相较于对比性工艺提供多种优点。例如，因为加强部分22’没有与柱件部分24’、26’中的任一者对准并叠覆，所以相较于图1的现有技术的门骨架坯件10，门骨架坯件20’具有减小的厚度，由此缩短了在加热步骤和冲压步骤过程中的加热时间和冷却时间。此外，加强部分和相应的柱件部分24’、26’、28’之间不存在对比性工艺中所具有的气隙。不存在气隙同样缩短加热时间和冷却时间。由此，相比于现有技术工艺，由门骨架坯件20’制造门骨架20的本方法改进了整体循环时间和效率，其中，门骨架坯件20’包括延伸穿过门开口部分34’、36’的加强部分22’。

根据以上教导，本公开能够进行许多修改与变化，并且所述修改与变化可在本发明范围内以与上文具体描述的内容不同的方式而实践。因此，前文对实施方式的描述只为了说明与描述的目的而提供。对实施方式的描述无意于穷尽或者限制本公开。特定实施方式的个别的元件或个别的特征通常不局限于该特定实施方式，而是即使没有具体示出或描述，在适用的情况下也是可互换的并且可以在选定的实施方式中使用。该特定实施方式同样也可以以多种方式变化。这些变化不应认为是脱离本公开，并且所有这样的修改意于包括在本公开范围内。

Claims (18)

1.一种制造用于车辆的结构部件的方法，包括：

提供门骨架坯件，所述门骨架坯件包括上横杆件部分、下横杆件部分和在所述上横杆件部分与所述下横杆件部分之间延伸的柱部分，

所述上横杆件部分、所述下横杆件部分和所述柱部分限定门开口部分，并且所述门骨架坯件包括在所述上横杆件部分与所述下横杆件部分之间延伸穿过所述门开口部分的至少一个加强部分；并且

将所述门骨架坯件的所述柱部分、所述上横杆件部分、所述下横杆件部分和所述至少一个加强部分一起热冲压以形成门骨架，所述门骨架包括柱件、上横杆件、下横杆件、门开口以及在所述上横杆件与所述下横杆件之间延伸穿过所述门开口的至少一个加强件。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

从所述门骨架移除所述至少一个加强件；并且

将所述至少一个加强件固定地附接至所述柱件以加强所述门骨架的所述柱件。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

其中，所述提供门骨架坯件的步骤包括切割金属片材用以使所述至少一个加强部分与所述门骨架坯件一体地形成。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述固定地附接步骤包括将所述至少一个加强件点焊至所述门骨架。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述固定地附接步骤包括将所述至少一个加强件惰性气体保护焊至所述门骨架。

6.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述门骨架坯件的所述柱部分包括A柱部分，并且所述门开口部分为前门开口部分，以及

其中，通过所述热冲压形成的所述门骨架的所述柱件包括A柱，并且所述门开口为前门开口。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

从所述前门开口移除所述至少一个加强件；并且

将所述至少一个加强件固定地附接至所述A柱以加强所述门骨架的所述A柱。

8.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述门骨架坯件的所述柱部分为B柱部分，并且所述门开口部分为后门开口部分，并且

其中，通过所述热冲压形成的所述门骨架的所述柱件为B柱，并且所述门开口为后门开口。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

从所述后门开口移除所述至少一个加强件；并且

将所述至少一个加强件固定地附接至所述B柱以加强所述门骨架的所述B柱。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述柱部分为A柱部分，所述门骨架坯件还包括B柱部分，所述门开口部分为前门开口部分，所述门骨架坯件还包括后门开口部分，并且所述至少一个加强部分包括在所述上横杆件部分与所述下横杆件部分之间延伸穿过所述前门开口部分的第一加强部分以及在所述上横杆件部分与所述下横杆件部分之间延伸穿过所述后门开口部分的第二加强部分，并且，

其中，所述热冲压步骤包括将所述门骨架坯件的所述A柱部分、所述上横杆件部分、所述下横杆件部分、所述B柱部分和所述第一加强部分及所述第二加强部分一起热冲压以形成所述门骨架，所述门骨架包括A柱、上横杆件、下横杆件、B柱、前门开口、后门开口、延伸穿过所述前门开口的第一加强件以及延伸穿过所述后门开口的第二加强件。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：

从所述前门开口移除所述第一加强件；

从所述后门开口移除所述第二加强件；

将所述第一加强件或所述第二加强件中的一者固定地附接至所述A柱以加强所述门骨架的所述A柱；

将所述第一加强件或所述第二加强件中的另一者固定地附接至所述B柱以加强所述门骨架的所述B柱。

12.根据权利要求2所述的方法，还包括：

其中，所述从所述门骨架移除所述至少一个加强件的步骤包括通过激光或模具内裁剪从所述门骨架移除所述至少一个加强件。

13.一种用于制造用于机动车辆的结构部件的坯件，包括：

门骨架坯件，所述门骨架坯件包括上横杆件部分、下横杆件部分和在所述上横杆件部分与所述下横杆件部分之间延伸的柱部分，

所述上横杆件部分、所述下横杆件部分和所述柱部分限定门开口部分，并且所述门骨架坯件包括在所述上横杆件部分与所述下横杆件部分之间延伸穿过所述门开口部分的至少一个加强部分。

14.根据权利要求13所述的坯件，还包括：

所述门骨架坯件的所述柱部分为A柱部分，并且所述门骨架坯件还包括B柱部分；

所述门开口部分为前门开口部分，所述前门开口部分由所述A柱部分、所述B柱部分、所述上横杆件部分和所述下横杆件部分共同地限定；以及

所述至少一个加强部分延伸穿过所述前门开口部分。

15.根据权利要求13所述的坯件，还包括：

所述门骨架坯件的所述柱部分为B柱部分，并且所述门骨架坯件还包括在所述上横杆件部分和所述下横杆件部分之间延伸的C柱部分；

所述门开口部分为后门开口部分，所述后门开口部分由所述B柱部分、所述C柱部分、所述上横杆件部分和所述下横杆件部分共同地限定；以及

所述至少一个加强部分延伸穿过所述后门开口部分。

16.根据权利要求14所述的坯件，还包括：

所述门骨架坯件还包括C柱部分；

所述门骨架坯件还包括后门开口部分，所述后门开口部分由所述B柱部分、所述C柱部分、所述上横杆件部分和所述下横杆件部分共同地限定；以及

所述至少一个加强部分包括延伸穿过所述前门开口部分的第一加强件和延伸穿过所述后门开口部分的第二加强件。

17.根据权利要求14所述的坯件，其中，所述门骨架坯件的材料包括硼基中碳钢材料，所述硼基中碳钢材料包括重量百分比为5wt.％到10wt.％的硼和重量百分比为12wt.％到35wt.％的碳。

18.根据权利要求17所述的坯件，其中，所述硼基中碳钢材料具有950MPa到1300MPa的屈服强度。

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