CN112078525A - 一种支撑加固梁及其成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种支撑加固梁，包括辊压成型的一体式空心梁，空心梁包括直线段，直线段的两端分别辊压成型为第一凸起和第二凸起，第一凸起与第二凸起朝向相反。本发明的空心梁为一体成型而成，其内部具有两个支撑壁，在实现降低梁重量的同时保证了结构的稳定性，满足梁的高强度和抗冲击特性，使得制成的支撑加固梁在具有梁用于支撑加固的特性的基础上，可直接应用于汽车电池盒的制造，以满足汽车电池盒在车辆振动和防护上的要求，使其能适应恶劣的工作环境。

Description

一种支撑加固梁及其成型方法

技术领域

本发明涉及梁加工成型技术领域，具体涉及一种支撑加固梁及其成型方法。

背景技术

现代的汽车构造系统中，所包括的各类支撑梁在其强度和抗冲击特性上有着一定的标准需求，以满足对车辆其余构造的支撑，同时为了提升车辆的强度重量比，使汽车强度有保证的前提下尽可能地减少汽车的重量，在梁的成型工艺或方法上具有较高的要求。与此同时，制造该些梁的工艺和方法优选地将不想要的产品维度和质量变化减到最少，并同时将制造成本降到最低、优化可制造性和将废料减至最少。在梁的成型过程中，如何以高效的工艺将制造成本降到最低，使产品最优化，使材料利用率更高，以及提升梁的适用性已成为当下行业竞争最主要的出发点，比如在成型装置的占地面积，各成型装置之间的配合上，都对制造成本以及产品质量有着直接影响。

对于一些特定的汽车构造，比如电池盒，在满足车辆振动和防护上同样具有较高的需求，现有的一些支撑加固梁通过多个成型壳体经过焊接后拼接而成的中空结构，由于拼接且焊接点较多，导致结构连续性和整体性较差，仅能起到简单的支撑和防护，其强度具有一定的局限性，受到强烈的冲击后容易发生变形，且在使用过程中需要不定期对焊缝进行检查，进一步导致车辆的使用成本增加，后期也会对车辆的整体结构造成不良影响，所以为了保证电池盒的强度和抗冲击特性，可参照梁的成型工艺来进行制造成型，使其达到与梁具有相近的高强度和抗冲击特性，但目前相应的应用或者成型方法还很少，或者还不是很清楚。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种支撑加固梁，具体为一体成型的空心梁结构，其内部具有两个支撑壁，在实现降低梁重量的同时保证了结构的稳定性，满足梁的高强度和抗冲击特性，其成型方法可应用于汽车电池盒的制造，以满足汽车电池盒在车辆振动和防护上的要求。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种支撑加固梁，包括辊压成型的一体式空心梁，空心梁包括直线段，直线段的两端分别辊压成型为第一凸起和第二凸起，第一凸起与第二凸起朝向相反。

第一凸起由相互垂直的第一折边及第二折边构成，第一折边与直线段垂直，第二折边上设有向直线段凹陷而形成一面开口一面凸起的凹陷部，凹陷部的凸起端与直线段固接，凹陷部的两侧壁形成支撑部，即在空心梁内部成型两个支撑壁，保证空心梁内部强度，提升空心梁的抗压和抗冲击特性。

第二凸起由互相垂直的竖直边和水平边构成，第二凸起的竖直边与直线段相垂直，水平边上辊压形成垂直边和搭接边，垂直边与竖直边平行，搭接边与垂直边相垂直，搭接边向第一折边延伸以封闭凹陷部的开口，搭接边与第二折边固接。通过将凹陷部的开口封闭，即将凹陷部两侧进行一个连接，可防止凹陷部受压后，凹陷部两侧的结构向两侧变形。

通过上述结构，直线段、第一凸起及第二凸起一起围成横截面呈L形的空心梁。

进一步地，所述凹陷部的凸起端与直线段平行，凹陷部的两侧壁与第二折边垂直。

进一步地，第一凸起及第二凸起中的弯折部位为圆弧形倒角。

进一步地，凹陷部至第二折边的边缘形成预压边，预压边与第二折边共面，搭接边与预压边固接。

在加工上述空心梁时，主要采用了以下成型方法：

金属板材卷材开卷、整平处理，形成连续的金属板材。

辊压，金属板材传送至成形辊压线，由多组成形辊轮逐渐将金属板材辊压成如下结构：金属板材中部至一侧边缘为第一平整段，金属板材中部至另一侧为第二平整段；金属板材的第一平整段辊压形成第一凸起，第二平整段辊压形成第二凸起，第一凸起与第二凸起的朝向相反；第一凸起由相互垂直的第一折边和第二折边构成，第一折边与第一平整段垂直，第二折边辊压形成一面开口一面凸起的凹陷部，凹陷部的凸起端与第一平整段贴合；第二凸起由互相垂直的竖直边和水平边构成，其中竖直边与第一平整段垂直，水平边上辊压形成互相垂直的垂直边和搭接边，垂直边与竖直边平行，搭接边向第一折边延伸以封闭凹陷部的开口，搭接边与第二折边贴合。

焊接，在凹陷部的凸起端与第一平整段的贴合处进行焊接，在搭接边与第二折边的贴合处进行焊接，以形成连续梁。

切断，连续梁通过切断装置切断形成横截面呈L形的空心梁。

进一步地，所述成形辊压线包括第一凸起辊压段及第二凸起辊压段，第一凸起辊压段用于成型第一凸起，第二凸起辊压段用于成型第二凸起，第一凸起辊压段与第二凸起辊压段之间为第一焊接站，第一焊接站用于焊接第一凸起中凹陷部的凸起端与第一平整段的贴合处，第二凸起辊压段的末端为第二焊接站，第二焊接站用于焊接搭接边与第二折边的贴合处。在第一凸起和第二凸起的成型过程中，直接利用辊压线中的滚轮对金属板材的固定，随即进行相应的焊接，不用在成型后再次固定空心梁以在保持成型形状的前提下展开焊接工作，优化成型流程，避免后续焊接对空心梁的最终成型造成影响。

进一步地，第一焊接站采用滚点焊接的方式对第一凸起中凹陷部的凸起端与第一平整段的贴合处进行焊接，以对第一凸起定型，完成空心梁水平段的初步构造。

进一步地，第二焊接站采用激光焊接的方式对搭接边与第二折边的贴合处进行焊接，完成对第一凸起中凹陷部的封闭工作，进而对第二凸起定型，并完成空心梁的整体构造。

进一步地，第一凸起辊压段与第二凸起辊压段均由多个辊压轮架依次布置而成，第一凸起辊压段由成形段与折弯段构成，其中成形段将金属板材一侧靠近边缘处逐渐辊压出U形凹陷部，在U形凹陷部成形过程中金属板材一侧由辊压轮压住，折弯段将U形凹陷部一侧的金属板材辊压出相互垂直的直边与横边，直边与金属板材的未变形部位垂直构成加固梁的宽边，U形凹陷部位于横边上，辊压轮对横边辊压，使横边与金属板材的未变形部位平行，以将U形凹陷部的凸起端与金属板材的未变形部位紧贴。

第二凸起辊压段将金属板材的未变形部位逐渐弯折出与第一凸起中的折弯段朝向相反的第一弯折边，第一弯折边与折弯段之间的金属板材形成加固梁的长边，第一弯折边再由辊轮弯折出L形边，其中L形边的竖直边与第一凸起的折弯段平行，L形边的竖直边再经辊轮弯折形成搭接边。

进一步地，金属板材在辊压前进行定位孔的加工，该定位孔用于切断的位置定位。

进一步地，连续梁在切断之前由整形辊轮组对连续梁外轮廓作整形处理。

通过上述成型方法得到的支撑加固梁可直接作为汽车电池盒的结构以应用在汽车上。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的支撑加固梁为由金属板材经辊压一体成型而得到的截面为L形的空心梁结构，其中金属板材上辊压成型的第一凸起和第二凸起分别构成了空心梁的水平段和竖直段，保证了梁结构的连续性和整体性，且具有重量轻，易成型的特点，通过对第一凸起进一步辊压在梁的内部直接成型出两个支撑壁，能够有效保证结构内部稳定性，提升抗压强度。

2、本发明的支撑加固梁通过金属板材卷材开卷整平后连续滚压成型为多个空心梁，然后依次对金属板材切割将各空心梁分离形成独立的梁，在加工成型过程中，通过焊接站和成形辊压线的配合，在产品成型过程中随即进行相应的焊接工作，简化成型流程，加快产品成型，有利于降低生产成本和提升产品质量。

3、本发明的支撑加固梁的成型方法直接应用于汽车电池盒的制造，以满足汽车电池盒在车辆振动和防护上的要求，使其能适应恶劣的工作环境。

附图说明

图1为本发明空心梁成型的多种工艺流程中的一种示意图；

图2为图1中步骤S39的空心梁成型状态图；

图3为图1中步骤S44的空心梁成型状态图；

图4为本发明中空心梁成型后的截面示意图；

图5为本发明中空心梁成型的生产线整体结构示意图；

图6为本发明中第一凸起辊压段的结构示意图；

图7为本发明中第二凸起辊压段的结构示意图；

图8为本发明中第一焊接站和第二焊接站的布置示意图。

附图标记：1、第一凸起；11、第一折边；12、第二折边；121、凹陷部；2、第二凸起；21、竖直边；22、水平边；221、垂直边；222、搭接边；3、直边；4、横边；5、第一弯折边；51、L形边；6、开卷机；7、冲孔整平机；8、成形辊压线；81、第一凸起辊压段；811、成形段；812、折弯段；82、第二凸起辊压段；9、第一焊接站；10、第二焊接站；11、整形辊轮组；12、切断机；13、接料台；14、直线段；15、预压边。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例一

如图1-8所示，一种支撑加固梁，采用以下成型方法加工成型：

如图5所示，首先通过开卷机6将金属板材卷材开卷，形成连续的金属板材，然后通过冲孔整平机7对金属板材进行整平，同时在欲切断位置进行定位孔的加工，以用于后续切断的位置定位，然后根据梁的截面形状需求，将整平后的金属板材传送至成形辊压线8辊压成连续的空心梁结构，成型后通过整型辊轮组11对空心梁结构的外轮廓进行整形处理，然后通过切断机12根据定位孔对成型后的板材切割成一个个独立的空心梁，该空心梁结构即作为支撑加固梁以供使用，切断后的空心梁收集在接料台13上。

上述所采用的成形辊压线8由多组成形辊轮组成，整体包括第一凸起辊压段81和第二凸起辊压段82，如图6、7所示，两者均由多个辊压轮架依次布置而成。辊压前，根据每个空心梁所需的金属板材的长度，以该长度的金属板材的中部为界，将金属板材中部至一侧边缘定为第一平整段，金属板材中部至另一侧定为第二平整段，辊压时，先由成形辊压线8的第一凸起辊压段81将金属板材的第一平整段辊压形成第一凸起1，再用第二凸起辊压段82将第二平整段辊压形成第二凸起2，第二凸起2的朝向和第一凸起1的朝向相反。

具体的，按照图1所示的工艺流程，在步骤S1至S9过程中，固定金属板材的第一平整段，先由第二凸起辊压段82将金属板材的第二平整段辊压成两段，其中与第一平整段的一段定为竖直边321，另一段定为水平边22，再将水平边22辊压成两段，一段定位垂直边221，另一段定为搭接边222，以此形成第二凸起2的雏形；然后在步骤S10至S21过程中，由第一凸起辊压段81在第一平整段近其边缘处辊压出一U形的凸起部，并使其两边等高并与未变形的第一平整段垂直，其中凸起部至第一平整段的边缘形成预压边15；接着在步骤S22至S44过程中，第一凸起辊压段81继续辊压未变形的第一平整段，沿着第一凸起1至金属板材的中部边界方向，依次辊压出两段，其中与第一平整段垂直的一段定为第一折边11，另一段与第一折边11垂直，以使得凸起部倒置成为一面开口一面凸起的呈U形的凹陷部121，且让凹陷部121的凸起端与第一平整段贴合，同时，第二凸起辊压段82继续辊压第二平整段，使构成水平边22的垂直边221与竖直边21平行，搭接边222与水平边22垂直，最终让搭接边222以向第一折边11延伸的状态与凹陷部121两侧的金属板材贴合，进而将凹陷部121的开口封闭，最终形成截面为L形的空心梁雏形，以此在金属板材上成型出连续梁，然后可经过整形辊轮组11对连续梁外轮廓作整形处理后，再通过切断装置将金属板材辊压成型的连续梁依次切断为一个个独立的空心梁。

为了保证辊压过程中第一凸起1和第二凸起2的定型效果，在第一凸起辊压段81和第二凸起辊压段82之间设有第一焊接站9，在第二凸起辊压段82的末端设有第二焊接站10，具体如图8所示。第一焊接站9用于在将上述凹陷部121的凸起端与第一平整段贴合时，随即利用辊压轮对金属板材的固定，对该贴合处进行焊接，其焊接方式优选为滚点焊，以保证焊接后的连接强度，焊接后即可对第一凸起1定型；第二焊接站10用于在搭接边222与第二折边12的贴合后在贴合处进行焊接，其焊接方式优选为激光焊，焊接后即可将凹陷部121彻底封闭，并完成对第二凸起2的定型，最终完成整个空心梁结构的初步定型。

上述采用在辊压过程中随即进行焊接的方式，除了定型的目的，也解决了先辊压后焊接方式中加工构件容易发生二次变形，需要重新固定整形后再焊接的缺陷，进而也简化了工艺流程，保证了产品质量。

实施例二

在实施例一所述工艺流程的基础上，成型第一凸起1时，如图6所示，可先将第一凸起辊压段81分为成形段811和折弯段812，以此折弯段812将第一平整段近其边缘处分别辊压成横边4和直边3，如图2所示，其中直边3与第一平整段未变形部位垂直构成加固梁的宽边，横边4则与直边3垂直，然后成形段811再在横边4上辊压出U形凹陷部121，并让U形凹陷部121处的横边4与第一平整段未变形的部位平行且贴合在一起并焊接。

成型第二凸起2时，先由第二凸起辊压段82将金属板材第二平整段逐渐弯折出与第一凸起1中的折弯段812朝向相反的第一弯折边5，如图3所示，第一弯折边5与折弯段812之间的金属板材形成加固梁的长边，第一弯折边5再由辊轮弯折出L形边51，其中L形边51的竖直边21与第一凸起1的折弯段812平行，L形边51的竖直边21再经辊轮弯折形成搭接边222。

实施例三

在实施例一或实施例二所述工艺流程的基础上，可先由第一凸起辊压段81成型第一凸起1，待第一凸起1焊接定型后再由第二凸起辊压段82成型第二凸起2。

实施例四

在实施例一或实施例二所述工艺流程的基础上，第一凸起辊压段81和第二凸起辊压段82可同时工作，以同时成型出第一凸起1和第二凸起2的初步雏形，但在第二凸起2最终定型前，要待第一凸起1最终焊接定型后，再辊压搭接边222使其封闭第一凸起1中的凹陷部121。

根据上述工艺流程成型后的支撑加固梁具体为一空心梁结构，如图4所示：

该空心梁结构包括直线段14，以空心梁的截面为参照，直线段14的两端分别为第一凸起1和第二凸起2，第一凸起1与第二凸起2朝向相反。第一凸起1由相互垂直的第一折边11及第二折边12构成，第一折边11与直线段14垂直，第二折边12上设有向直线段14凹陷而形成一面开口一面凸起的凹陷部121，凹陷部121的凸起端与直线段14平行且固接，凹陷部121的两侧壁与第二折边12垂直以形成支撑部，凹陷部121至第二折边12的边缘形成预压边15，预压边15与第二折边12共面；第二凸起2由互相垂直的竖直边21和水平边22构成，第二凸起2的竖直边21与直线段14相垂直，水平边22包括垂直边221和搭接边222，垂直边221与竖直边21平行，搭接边222与垂直边221相互垂直，搭接边222向第一折边11延伸以封闭凹陷部121的开口，搭接边222与第二折边12和预压边15均固接。直线段14、第一凸起1及第二凸起2一起围成横截面呈L形的空心梁，其中第一凸起1及第二凸起2中的弯折部位为圆弧形倒角。

成型后的空心梁结构具有较高的连续性和整体性，由凹陷部121的两侧支撑部形成的内部支撑壁，可保证梁结构的内部稳定，提升其抗压强度，从而使得制成的支撑加固梁在具有梁用于支撑加固的特性的基础上，可直接应用于汽车电池盒的制造，以满足汽车电池盒在车辆振动和防护上的要求，使其能适应恶劣的工作环境。

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，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，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 (12)

1.一种支撑加固梁，其特征在于：包括辊压成型的一体式空心梁，空心梁包括直线段(14)，直线段(14)的两端分别辊压成型为第一凸起(1)和第二凸起(2)，第一凸起(1)与第二凸起(2)朝向相反；

第一凸起(1)由相互垂直的第一折边(11)及第二折边(12)构成，第一折边(11)与直线段(14)垂直，第二折边(12)上设有向直线段(14)凹陷而形成一面开口一面凸起的凹陷部(121)，凹陷部(121)的凸起端与直线段(14)固接，凹陷部(121)的两侧壁形成支撑部；

第二凸起(2)由互相垂直的竖直边(21)和水平边(22)构成，第二凸起(2)的竖直边(21)与直线段(14)相垂直，水平边(22)上辊压形成垂直边(221)和搭接边(222)，垂直边(221)与竖直边(21)平行，搭接边(222)与垂直边(221)相互垂直，搭接边(222)向第一折边(11)延伸以封闭凹陷部(121)的开口，搭接边(222)与第二折边(12)固接；

直线段(14)、第一凸起(1)及第二凸起(2)一起围成横截面呈L形的空心梁。

2.根据权利要求1所述的一种支撑加固梁，其特征在于：所述凹陷部(121)的凸起端与直线段(14)平行，凹陷部(121)的两侧壁与第二折边(12)垂直。

3.根据权利要求1或2所述的一种支撑加固梁，其特征在于：第一凸起(1)及第二凸起(2)中的弯折部位为圆弧形倒角。

4.根据权利要求1所述的一种支撑加固梁，其特征在于：凹陷部(121)至第二折边(12)的边缘形成预压边(15)，预压边(15)与第二折边(12)共面，搭接边(222)与预压边(15)固接。

5.一种支撑加固梁的成型方法，其特征在于：

金属板材卷材开卷、整平处理，形成连续的金属板材；

辊压，金属板材传送至成形辊压线，由多组成形辊轮逐渐将金属板材辊压成如下结构：金属板材中部至一侧边缘为第一平整段，金属板材中部至另一侧为第二平整段；金属板材的第一平整段的末端辊压形成第一凸起(1)，第二平整段辊压形成第二凸起(2)，第一凸起(1)与第二凸起(2)的朝向相反；第一凸起(1)由相互垂直的第一折边(11)和第二折边(12)构成，第一折边(11)与第一平整段垂直，第二折边(12)辊压形成一面开口一面凸起的凹陷部(121)，凹陷部(121)的凸起端与第一平整段贴合；第二凸起(2)由互相垂直的竖直边(21)和水平边(22)构成，其中竖直边(21)与第一平整段垂直，水平边(22)上辊压形成互相垂直的垂直边(221)和搭接边(222)，垂直边(221)与竖直边(21)平行，搭接边(222)向第一折边(11)延伸以封闭凹陷部(121)的开口，搭接边(222)与第二折边(12)贴合；

焊接，在凹陷部(121)的凸起端与第一平整段的贴合处进行焊接，在搭接边(222)与第二折边(12)的贴合处进行焊接，以形成连续梁；

切断，连续梁通过切断装置切断形成横截面呈L形的空心梁。

6.根据权利要求5所述的支撑加固梁的成型方法，其特征在于：所述成形辊压线包括第一凸起辊压段及第二凸起辊压段，第一凸起辊压段用于成型第一凸起(1)，第二凸起辊压段用于成型第二凸起(2)，第一凸起辊压段与第二凸起辊压段之间为第一焊接站，第一焊接站用于焊接第一凸起(1)中凹陷部(121)的凸起端与第一平整段的贴合处，第二凸起辊压段的末端为第二焊接站，第二焊接站用于焊接搭接边(222)与第二折边(12)的贴合处。

7.根据权利要求6所述的支撑加固梁的成型方法，其特征在于：第一焊接站采用滚点焊接的方式对第一凸起(1)中凹陷部(121)的凸起端与第一平整段的贴合处进行焊接。

8.根据权利要求6所述的支撑加固梁的成型方法，其特征在于：第二焊接站采用激光焊接的方式对搭接边(222)与第二折边(12)的贴合处进行焊接。

9.根据权利要求6-8任意一项所述的支撑加固梁的成型方法，其特征在于：第一凸起辊压段与第二凸起辊压段均由多个辊压轮架依次布置而成，第一凸起辊压段由成形段与折弯段构成，其中成形段将金属板材一侧靠近边缘处逐渐辊压出U形凹陷部(121)，在U形凹陷部(121)成形过程中金属板材一侧由辊压轮压住，折弯段将U形凹陷部(121)一侧的金属板材辊压出相互垂直的直边(3)与横边(4)，直边(3)与金属板材的未变形部位垂直构成加固梁的宽边，U形凹陷部(121)位于横边(4)上，辊压轮对横边(4)辊压，使横边(4)与金属板材的未变形部位平行，以将U形凹陷部(121)的凸起端与金属板材的未变形部位紧贴；

第二凸起辊压段将金属板材的未变形部位逐渐弯折出与第一凸起(1)中的折弯段朝向相反的第一弯折边(5)，第一弯折边(5)与折弯段之间的金属板材形成加固梁的长边，第一弯折边(5)再由辊轮弯折出L形边(51)，其中L形边(51)的竖直边(21)与第一凸起(1)的折弯段平行，L形边(51)的竖直边(21)再经辊轮弯折形成搭接边(222)。

10.根据权利要求5所述的支撑加固梁的成型方法，其特征在于：金属板材在辊压前进行定位孔的加工，该定位孔用于切断的位置定位。

11.根据权利要求6所述的支撑加固梁的成型方法，其特征在于：连续梁在切断之前由整形辊轮组对连续梁外轮廓作整形处理。

12.一种权利要求5-11任一所述的支撑加固梁的成型方法在汽车电池盒上的应用。

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