CN109676053A - 将金属板材成形为三角形连续梁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了将金属板材成形为三角形连续梁的方法，将金属板材成形为三角形连续梁的方法，包括如下步骤：S01、高强度薄板原材料开卷、整平处理；S02、在高强度薄板的表面加工出定位孔；S03、冲孔后的高强度薄板，传送至成形辊轮组，由多组成形辊轮逐渐将高强度薄板辊压成中部为水平段及水平段两边沿高强度薄板同一侧逐渐成形两条相对称的凸起部分，两凸起部分的端面接触，高强度薄板的中部形成公共连接壁，两凸起部分在成形过程中由所述成形辊轮组将两凸起部分与公共连接壁之间形成弧形过渡壁以形成大体呈三角形的连续梁。本发明提出的将金属板材成形为三角形连续梁的方法应用于汽车A柱加工，成形效率高。

Description

将金属板材成形为三角形连续梁的方法

技术领域

本发明涉及交通运输工具技术领域，具体涉及将金属板材成形为三角形连续梁的方法。

背景技术

A柱作为汽车的骨架，在汽车左前方和右前方用于连接车顶和前舱的连接柱，在发动机舱和驾驶舱之间，左右后视镜的上方，会遮挡一部分的转弯视界即盲区，盲区的存在是由于车身结构决定的，A柱盲区的大小，由于驾驶座是在左边，所以左边A柱的盲区是较右边的大很多，为了保证强度，一般A柱较宽，如CN2016104822235，公开的一种汽车A柱内板总成，该A柱内板总成的支撑强度较大，在出现意外事故时，A柱内板能很好的保护驾驶舱内的人员。主体结构较为稳定，抗硬力冲击较好，但其截面大体呈长方形，在汽车应用时也存在视野遮挡较大的问题。将会形成如图1所示的左边的盲区是6.8度左右，右边的是2.3度左右，如图2所示，盲区较大，将会影响驾驶员的视野，存在交通事故的风险。从驾驶员的视野考虑，则希望A柱越小越好，但从车身角度考虑，A柱作为汽车的骨架，强度足够大才能保证驾驶员的安全。因此。A柱的结构设计均应考虑驾驶员的视野及强度。

随着汽车科技的进步，汽车的更新换代越来越快，对汽车的性能要求不断提高，现有技术当中，消除A柱盲区的方法主要有以下两种：

一、透视法，如公开号为“CN203345050U”的中国专利，在A柱上开设装有透明玻璃的观察条，驾驶员可以通过A柱的透明部分直接看到前方景象。存在的主要缺陷在于：降低了A柱的刚性，且盲区的消除效果并不理想。

二、摄像成像法，通过设置在车外的摄像头采集外部图像、设置在车内的视觉跟踪摄像头捕捉驾驶员面部视线参数，并将裁剪处理后的图像呈现于设置A柱车内侧面上的显示装置上。存在的主要缺陷有两点：第一点，设置于车辆外部的摄像头容易破坏汽车外部的流线设计，影响美观，并且设备容易丢失和损坏，同时增加排线困难；第二点，画面显示存在延迟、精度低，其原因在于外部图像资料过大，而裁选动作的实施，所依据的参数又过少，即仅通过捕捉到的驾驶员面部视线参数来决定如何裁选获取的外部影像资料。

发明内容

本发明提供了将金属板材成形为三角形连续梁的方法，用于高强度钢的成形加工，其能够应用于汽车A柱加工，成形效率高，产品的一致性强，且所成形的连续梁在保证了其使用强度的条件下可以减少遮挡面、增大驾驶员的视野。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

将金属板材成形为三角形连续梁的方法，包括如下步骤：

S01、高强度薄板原材料开卷、整平处理；

S02、在高强度薄板的表面加工出定位孔；

S03、冲孔后的高强度薄板，传送至成形辊轮组，由多组成形辊轮逐渐将高强度薄板辊压成中部为水平段及水平段两边沿高强度薄板同一侧逐渐成形两条相对称的凸起部分，两凸起部分的端面接触，高强度薄板的中部形成公共连接壁，两凸起部分在成形过程中由所述成形辊轮组将两凸起部分与公共连接壁之间形成弧形过渡壁以形成大体呈三角形的连续梁；

S04、对连续梁的两弧形段的端面接触面进行焊接；

S05、对经过焊接的连续梁进行冷却，提高其强度及抗剪切力；

S06、对冷却后的连续梁的三个面进行校直整平加工，防止连续梁发生弯曲变形；

S07、连续梁切断形成若干个梁柱；

S08、对梁柱的中部进行辊弯成形。

进一步的，所述成形辊轮组包括第一辊轮段及第二辊轮段，第二辊轮段位于第一辊轮段的末端，其中第一辊轮段及第二辊轮段均由多个辊轮架组依次布置而成，第一辊压段用于将金属板材的两边缘向金属板材同一侧逐渐辊压出弧形段，第一辊压段的末端辊轮将弧形段成形为7.2mm的半径；第二辊压段的首端对弧形段进行整形，并保持弧形段的半径R为9.45mm，第二辊压段的首端至尾端均用于对金属板材的板面成形，将金属板材的板面逐渐形成两条凸起段及一条水平段，水平段两侧分别与两条凸起段平滑过渡，且两条凸起段分别与弧形段连接，第二辊压段的尾端用于将两条凸起段、水平段、弧形连接段及弧形段成型为三角形，且两边缘的弧形段相对接触。

进一步的，所述第一辊轮段包括十二个辊轮架组，十二个辊轮架组依次安装在基座上，第一位辊轮与动力机连接，用于传送金属板材，前第二至第四位辊轮架组用于对金属板材边缘初成形，第五至第十二位辊轮均设置有对金属板材边缘逐渐成形为弧形段的成形部，且第五和第九位辊轮连接有动力机。

进一步的，所述第二辊压段包括十个成形辊轮架组，其中，十个成形辊轮架组依次安装在基座上，第一位成形辊轮架组位于第一辊轮段的尾部，第二辊轮段与第一辊轮段呈“一”字形排列，第一位成形辊轮架组设置有对金属板材的板面成形为两条凸起段及一条水平段的第二成形部，第二位成形辊轮架组至第十位成形辊轮架组均设置有将两条凸起段、一条水平段及两边缘的弧形段成型为三角形的第三成形部。

进一步的，所述S04中焊接方法为通过夹持辊轮组夹持连续梁；夹持辊轮组包含推动辊轮和两个定位辊轮；两个定位辊轮用于支撑两凸起部分；推动辊轮用于将连续梁沿两个定位辊轮之间推动；将高频焊机沿连续梁纵向滑动设于推动辊轮相对一侧的焊机滑道上，其焊枪正对两弧形段对接处。

进一步的，在夹持辊轮组尾部设置有2-5组整形辊轮组，每组整形辊轮组包括板状整形板及三个整形轮，在板状整形板的中部设置有三角形通孔，三个整形轮均安装在三角形通孔入口处的板状整形板上，三个整形轮呈三角形布置，且三个整形轮围成可使三角形的连续梁通过的三角形空位。

进一步的，所述S05中的冷却方法包括连续梁经过冷水喷射冷却后，通过辊轮组缓慢传送到风干箱内经冷气流风干并降温。

进一步的，所述S06中的校直整平加工该校直站包括采用多组校直辊轮组，每组校直辊轮组主要由三个校直辊及辊轮架构成，三个校直辊轮均通过轮轴安装在辊轮架上且三个校直辊轮呈三角形布置，与连续梁的三条边相对应。

进一步的，所述S07中的切断方法为冲压在线分步切断，通过传送辊轮组电动控制间歇传送梁柱；两个激光切割机沿连续梁两凸起部分分别切割；并且其中一个激光切割机先定位切割一个切断工艺口，第二次切断从切断工艺口直切。

进一步的，所述步骤(8)S08中辊弯成形的辊弯机的出口通过定辊弯轮组对梁柱进行定位，辊弯出口一端的动辊轮组作摆动对梁柱进行辊弯成形；梁柱通过传送辊轮组传送至动辊轮组实现梁柱的辊弯。

本发明提出的将金属板材成形为三角形连续梁的方法，其连接柱结构稳定，加强了汽车连接柱的强度，且两侧挡避范围减小，安全性提高；并且加工速度快，提高了连续梁的耐弯和防断裂性能；切割端面平滑，防止出现毛刺，使连接柱加工质量一致。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为将金属板材成形为三角形连续梁的方法示意图；

图2为连续梁示意图；

图3为成形辊轮俯视图；

图4为连续梁成形流程示意图；

图5为焊接示意图；

图6为整形辊轮组示意图。

附图标记包含：凸起部1、水平段2、弧形连接段3、弧形段4、第一辊轮段5、第二辊轮段6、焊机滑道7、高频焊机8、夹持辊轮组9、整形辊轮组10、三角形通孔11、板状整形板12。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述：

如图1所示，将金属板材成形为三角形连续梁的方法，包括如下步骤：

S01、将成卷的高强度薄板进行开卷，输送到整平机进行整平；

S02、整平后的高强度薄板传送至自动冲孔机，由自动冲孔机在高强度薄板的表面加工出定位孔；

S03、冲孔后的高强度薄板，传送至成形辊轮组，如图2所示，连续梁示意图，由多组成形辊轮逐渐将高强度薄板辊压成中部为水平段2及水平段2两边沿高强度薄板同一侧逐渐成形两条相对称的凸起部1分，两凸起部1分的端面接触，高强度薄板的中部形成公共连接壁，两凸起部1分在成形过程中由所述成形辊轮组将两凸起部1分与公共连接壁之间形成弧形过渡壁以形成大体呈三角形的连续梁；

S04、成形后的连续梁逐渐进入焊接，由高频焊接机对连续梁的两弧形段4的端面接触面进行焊接；

S05、经过焊接后的连续梁进入冷却站，通过冷却站对连接梁进行冷却，提高其强度及抗剪切力，提高其强度及抗剪切力；

S06、冷却后的连续梁连续传入校直站，由校直站同时对连续梁的三个面进行校直整平加工，防止连续梁发生弯曲变形；

S07、连续梁进入切割站进行激光切断形成若干个梁柱；

S08、将切断后的梁柱通过转运机器人送入辊弯机，由辊弯机对梁柱的中部进行辊弯成形。

如图3所示，成形辊轮俯视图，所述成形辊轮组包括第一辊轮段5及第二辊轮段6，第二辊轮段6位于第一辊轮段5的末端，其中第一辊轮段5及第二辊轮段6均由多个辊轮架组依次布置而成，第一辊压段用于将金属板材的两边缘向金属板材同一侧逐渐辊压出弧形段4，第一辊压段的末端辊轮将弧形段4成形为7.2mm的半径；第二辊压段的首端对弧形段4的进行整形，并保持弧形段4的半径R为9.45mm，第二辊压段的首端至尾端均用于对金属板材的板面成形，将金属板材的板面逐渐形成两条凸起段及一条水平段2，水平段2两侧分别与两条凸起段平滑过渡，且两条凸起段分别与弧形段4连接，第二辊压段的尾端用于将两条凸起段、水平段2、弧形连接段3及弧形段4成型为三角形，且两边缘的弧形段4相对接触。

在成形辊轮组中，第一辊轮段5及第二辊轮段6中各辊轮架组均包括两个辊轮，两个辊轮分别安装在安装架上，其安装架固定在一基座上，安装架由两条竖直边和一条水平边构成，水平边固定在两条竖直边的上端，两条竖直边的下端与基座固定，形成倒U形的安装架，两个辊轮通过安装轴呈上下布置的方式安装在安装架的中部，其两个辊轮之间具有能使2cm的金属板材通过的间隙，在金属板材通过第一辊轮段5及第二辊轮段6时，由辊轮进行辊压成形，第一辊压段中的各个辊轮具有可将金属板材的两边缘以图4中的S2-S12流程示意逐渐辊压出弧形段4的成形部位，第一辊轮段5末端的辊轮的成形部位可将弧形段4成形为7.2mm的半径；

其第二辊轮段6首端的辊轮架组的辊轮具有的整形部和成形部，通过整形部可以将7.2mm半径的弧形段4整形为半径R为9.45mm，同时通过成形部将金属板材初步成形为两条凸起段及一条水平段2(参见图4中的S13)，再由第二辊轮段6首端至尾端的辊轮架组的辊轮成形部以图4中的S14-S23流程示意逐渐辊压两条凸起段及一条水平段2，并使两条凸起段上端的弧形段4对接以形成三角形的连续梁，再由高频焊机8焊接弧形段4对接处，在焊接过程中，将会在焊接工序的前端或后端对三角形的连续梁进行定位，使弧形段4对接处始终保持接触的状态，以便高频焊机8焊接。

所述第一辊轮段5包括十二个辊轮架组，十二个辊轮架组依次安装在基座上，第一位辊轮与动力机连接，用于传送金属板材，前第二至第四位辊轮架组用于对金属板材边缘初成形，第五至第十二位辊轮均设置有对金属板材边缘逐渐成形为弧形段4的成形部，且第五和第九位辊轮连接有动力机。

在每个辊轮架组的后端可连接用于整形的辊轮架组，以便提高成形质量，即第一辊轮段5中的辊轮架组也可以大于十二个。通过第五和第九位辊轮连接动力机，为对应的辊轮提供输送动力，方便成形后连续梁的输送。

所述第二辊压段包括十个成形辊轮架组，其中，十个成形辊轮架组依次安装在基座上，第一位成形辊轮架组位于第一辊轮段5的尾部，第二辊轮段6与第一辊轮段5呈“一”字形排列，第一位成形辊轮架组设置有对金属板材的板面成形为两条凸起段及一条水平段2的第二成形部，第二位成形辊轮架组至第十位成形辊轮架组均设置有将两条凸起段、一条水平段2及两边缘的弧形段4成型为三角形的第三成形部。

第二辊压段的十个成形辊轮组分别通过两个辊轮上下辊压，第一位成形辊轮架组上设置的第二成形部对具有弧形段4的金属板材中部上下辊压，逐渐形成两条凸起段、一条水平段2和弧形连接段3，第二位成形辊轮架组至第十位成形辊轮架组的第三成形部对弧形连接段3及凸起段逐步弯折，使其两凸起部1分向一侧靠近，且两端弧形段4接触，逐步成形为三角形，防止其弧形连接段3及凸起段过度弯折造成连续梁撕裂。第三成形部对弧形连接段3辊压，第二辊压段的十个成形辊轮架组还可以设有第一辊压段的成形部，用于保持对弧形段4的整形。

如图5所示，所述S04中焊接方法为通过夹持辊轮组9夹持连续梁；夹持辊轮组9包含推动辊轮和两个定位辊轮；两个定位辊轮用于支撑两凸起部1分；推动辊轮用于将连续梁沿两个定位辊轮之间推动；将高频焊机8沿连续梁纵向滑动设于推动辊轮相对一侧的焊机滑道7上，其焊枪正对两弧形段4对接处。

通过夹持辊轮组9对连续梁定位后，高频焊机8沿连续梁延伸方向滑动依次焊接两弧形段4接触端面，防止两弧形段4间距不稳定出现焊接不均的问题。

在夹持辊轮组9尾部设置有2-5组整形辊轮组10，如图6所示，每组整形辊轮组10包括板状整形板12及三个整形轮，在板状整形板12的中部设置有三角形通孔11，三个整形轮均安装在三角形通孔11入口处的板状整形板12上，三个整形轮呈三角形布置，且三个整形轮围成可使三角形的连续梁通过的三角形空位。

整形板上的三角形通孔11一周设有沿三角形通孔11三个侧边设置的槽，三个整形轮的轮轴分别横向连接在整形板的槽内，三个整形轮围绕成小于三角形通孔11的三角形空位，连续梁经过焊接后进入三角形空位，多组整形辊轮组10的三个整形轮上分别设有对应的成形部、第二成形部、第三成形部，用于辊压调整连续梁外壁的两个凸起部1、弧形段4、弧形连接段3及水平段2，并且通过整形轮的间距设置，对两个弧形段4的焊接进一步加固。

所述S05中的冷却方法包括连续梁经过冷水喷射冷却后，通过辊轮组缓慢传送到风干箱内经冷气流风干并降温。提高连续梁整体性能，防止在剪切和辊弯时发生严重变形。

所述S07中的切断方法为冲压在线分步切断，通过传送辊轮组电动控制间歇传送梁柱；两个激光切割机沿连续梁两凸起部1分分别切割；并且其中一个激光切割机先定位切割一个切断工艺口，第二次切断从切断工艺口直切。

所述S08中辊弯成形通过定辊弯轮组对梁柱进行定位，辊弯出口一端的动辊轮组作摆动对梁柱进行辊弯成形；梁柱通过传送辊轮组传送至动辊轮组实现梁柱的辊弯。

定辊轮组和传送辊轮组分别通过辊轮架与动辊轮组安装在同一水平线上，使梁柱随着传送辊轮组在动力机的带动下往定辊轮组方向传送，

所述动辊轮组包含三个夹紧辊轮；所述三个夹紧辊轮分别呈三角形布置，横向围成可使梁柱通过的三角形空位，夹紧辊轮两端通过轮轴连接在安装通孔内。

动辊轮组的三个夹紧辊轮横向一面分别与梁柱的三个侧边对应夹持，防止在辊弯过程中由于压力改变弧形段4及弧形连接段3的辊弯参数，并且通过定辊轮的弧面对梁柱定位，减少对梁柱辊弯的物理伤害。

本方法将金属板材加工成截面为大体呈三角形的连续梁，与液压成形相比，节约了加工成本，并且提高了连接柱的强度，减少驾驶时对视野上产生的屏障；通过将金属板材开卷整平、冲孔、辊压成形、焊接、冷却、校直、切断及辊弯一序列操作，连接柱成形质量一致，加快了连接柱的加工效率，提高了连接柱的加工质量；通过成形辊轮组将金属板材逐步成形加工，加工精度高；焊接后校直、迅速冷却，防止连续梁由于高温焊接后的不稳定性造成剪切面不平滑均匀或辊弯变形的问题。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.将金属板材成形为三角形连续梁的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01、高强度薄板原材料开卷、整平处理；

S02、在高强度薄板的表面加工出定位孔；

S03、冲孔后的高强度薄板，传送至成形辊轮组，由多组成形辊轮逐渐将高强度薄板辊压成中部为水平段及水平段两边沿高强度薄板同一侧逐渐成形两条相对称的凸起部分，两凸起部分的端面接触，高强度薄板的中部形成公共连接壁，两凸起部分在成形过程中由所述成形辊轮组将两凸起部分与公共连接壁之间形成弧形过渡壁以形成大体呈三角形的连续梁；

S04、对连续梁的两弧形段的端面接触面进行焊接；

S05、对经过焊接的连续梁进行冷却，提高其强度及抗剪切力；

S06、对冷却后的连续梁的三个面进行校直整平加工，防止连续梁发生弯曲变形；

S07、连续梁切断形成若干个梁柱；

S08、对梁柱的中部进行辊弯成形。

2.根据权利要求1所述的将金属板材成形为三角形连续梁的方法，其特征在于：所述成形辊轮组包括第一辊轮段及第二辊轮段，第二辊轮段位于第一辊轮段的末端，其中第一辊轮段及第二辊轮段均由多个辊轮架组依次布置而成，第一辊压段用于将金属板材的两边缘向金属板材同一侧逐渐辊压出弧形段，第一辊压段的末端辊轮将弧形段成形为7.2mm的半径；第二辊压段的首端对弧形段进行整形，并保持弧形段的半径R为9.45mm，第二辊压段的首端至尾端均用于对金属板材的板面成形，将金属板材的板面逐渐形成两条凸起段及一条水平段，水平段两侧分别与两条凸起段平滑过渡，且两条凸起段分别与弧形段连接，第二辊压段的尾端用于将两条凸起段、水平段、弧形连接段及弧形段成型为三角形，且两边缘的弧形段相对接触。

3.根据权利要求2所述的将金属板材成形为三角形连续梁的方法，其特征在于：所述第一辊轮段包括十二个辊轮架组，十二个辊轮架组依次安装在基座上，第一位辊轮与动力机连接，用于传送金属板材，前第二至第四位辊轮架组用于对金属板材边缘初成形，第五至第十二位辊轮均设置有对金属板材边缘逐渐成形为弧形段的成形部，且第五和第九位辊轮连接有动力机。

4.根据权利要求2或3所述的将金属板材成形为三角形连续梁的方法，其特征在于：所述第二辊压段包括十个成形辊轮架组，其中，十个成形辊轮架组依次安装在基座上，第一位成形辊轮架组位于第一辊轮段的尾部，第二辊轮段与第一辊轮段呈“一”字形排列，第一位成形辊轮架组设置有对金属板材的板面成形为两条凸起段及一条水平段的第二成形部，第二位成形辊轮架组至第十位成形辊轮架组均设置有将两条凸起段、一条水平段及两边缘的弧形段成型为三角形的第三成形部。

5.根据权利要求1所述的将金属板材成形为三角形连续梁的方法，其特征在于：所述S04中焊接方法为通过夹持辊轮组夹持连续梁；夹持辊轮组包含推动辊轮和两个定位辊轮；两个定位辊轮用于支撑两凸起部分；推动辊轮用于将连续梁沿两个定位辊轮之间推动；将高频焊机沿连续梁纵向滑动设于推动辊轮相对一侧的焊机滑道上，其焊枪正对两弧形段对接处。

6.根据权利要求5所述的将金属板材成形为三角形连续梁的方法，其特征在于：在夹持辊轮组尾部设置有2-5组整形辊轮组，每组整形辊轮组包括板状整形板及三个整形轮，在板状整形板的中部设置有三角形通孔，三个整形轮均安装在三角形通孔入口处的板状整形板上，三个整形轮呈三角形布置，且三个整形轮围成可使三角形的连续梁通过的三角形空位。

7.根据权利要求1所述的将金属板材成形为三角形连续梁的方法，其特征在于：所述S05中的冷却方法包括连续梁经过冷水喷射冷却后，通过辊轮组缓慢传送到风干箱内经冷气流风干并降温。

8.根据权利要求7所述的将金属板材成形为三角形连续梁的方法，其特征在于：所述S06中的校直整平加工采用多组校直辊轮组，每组校直辊轮组主要由三个校直辊及辊轮架构成，三个校直辊轮均通过轮轴安装在辊轮架上且三个校直辊轮呈三角形布置，与连续梁的三条边相对应。

9.根据权利要求1所述的将金属板材成形为三角形连续梁的方法，其特征在于：所述S07中的切断方法为冲压在线分步切断，通过传送辊轮组电动控制间歇传送梁柱；两个激光切割机沿连续梁两凸起部分分别切割；并且其中一个激光切割机先定位切割一个切断工艺口，第二次切断从切断工艺口直切。

10.根据权利要求1所述的将金属板材成形为三角形连续梁的方法，其特征在于：所述S08中辊弯成形通过定辊弯轮组对梁柱进行定位，辊弯出口一端的动辊轮组作摆动对梁柱进行辊弯成形；梁柱通过传送辊轮组传送至动辊轮组实现梁柱的辊弯。