CN112758186A - 一种铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁和一种车辆及该前纵梁的制造方法 - Google Patents

一种铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁和一种车辆及该前纵梁的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁和一种车辆及该前纵梁的制造方法，针对本发明前纵梁来说，其为铝合金一体挤压成型，在挤压成型中，改变挤压速度，形成了前纵梁上的刚性段或吸能段或刚性段至吸能段间的强度渐变段。针对本发明车辆来说，其包括上述的前纵梁，针对本发明制造方法来说，S1：将挤压模具连接在挤压设备上；S2：将铝合金铸锭加热；S3：以预定的挤压速度向挤压模具行进，对铝合金铸锭进行挤压，在加工过程中变速处理以改变材料的抗压强度，形成前纵梁上的刚性段或吸能段或刚性段至吸能段间的强度渐变段；S4：牵引挤压件；S5：对挤压件按照预设的尺寸进行切割。本发明前纵梁能诱导变形，提升吸能效率。

Description

一种铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁和一种车辆及该前纵 梁的制造方法
技术领域
本发明涉及汽车零部件设计的技术领域，尤其涉及一种铝合金汽车前纵梁。
本发明还涉及包括上述汽车前纵梁的车辆。
本发明又涉及上述前纵梁的制造方法。
背景技术
随着电动汽车的快速发展，为了提高电动汽车的续航里程，降低能源消耗，轻量化成为车辆设计越来越重要的一环，但实现轻量化的同时，还要注重汽车零部件结构的强度，这也是当今研究设计的主题之一。
汽车前纵梁是车身结构吸收碰撞能量的重要部件，它的前端部通过螺栓与保险杠系统的吸能盒相连，后端部通过焊接与车身地板相连。它是车身重要的承载单元，传力部件和吸能器之一，它的设计对于汽车前碰撞安全性影响很大。
理想的汽车前纵梁设计，不能将前纵梁设计的过于柔软，否则将无法有效地保护乘客的生存空间；也不能将前纵梁设计得过于刚硬，使得车辆加速度响应过大，对乘员造成二次伤害，理想的汽车前纵梁设计应该在这两点之中找到平衡。
目前汽车的前纵梁结构大多采用钢板冲压成型技术，通过钢板冲压成型，使前纵梁结构大多为薄壁梁，其缺点在于在高速碰撞过程中容易发生折弯，不能得到良好的压溃折皱变形效果，吸能效率较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁，其能通过变速挤压，形成能诱导变形的前纵梁，该前纵梁生产效果高，成型快，诱导变形效果好，有利于在碰撞时获得良好的压溃折皱变形效果，吸能效率好。
本发明的另一个目的是提供一种车辆，其使用了上述的前纵梁，受碰撞时，吸能效果好，能保护乘用车室内安全。
本发明的再一个目的是提供上述前纵梁的制造方法，能制造上述的前纵梁。
针对本发明铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁来说，其为铝合金一体挤压成型，在挤压成型中，改变挤压速度，形成了前纵梁上的刚性段或吸能段或刚性段至吸能段间的强度渐变段，其中刚性段的挤压速度快于所述吸能段的挤压速度，所述强度渐变段的挤压速度位于所述刚性段的挤压速度与所述吸能段的挤压速度二者之间。
刚性段能保障整体刚度，吸能段能够压缩吸能，和诱导变形，强度渐变段兼有保障整体刚度，吸能和诱导变形的效果，使前纵梁能沿纵向压溃，充分吸能，改变挤压速度，以使前纵梁无须填充，就可自身具备诱导变形的效果，和充分压缩的能力，使在车辆碰撞时，发挥更好的吸能效果。
作为本发明前纵梁进一步的改进，前纵梁在挤压成型过程中，吸能段和刚性段循环交替形成。
循环交替形成吸能段和刚性段，能使前纵梁具备良好的沿纵向压溃变形的效果，吸能段位于两刚性段之间，碰撞时，压缩更加充分，刚性段保障了压缩变形的路径，使诱导变形的效果更佳。
作为本发明前纵梁进一步的改进，前纵梁在挤压成型过程中，由前纵梁前端的吸能段开始，挤压速度逐渐提升，挤压材料强度渐渐变大，直至挤压到后端时，后端挤压为刚性段。
碰撞时，前端充分吸能，后端保障刚度，中间的强度渐变段兼有吸能，诱导变形，和保持刚度的作用，使前纵梁能得到预期的压溃折皱效果。
作为本发明前纵梁进一步的改进，在挤压成型过程中，添加润滑剂，润滑剂为油性或脂性润滑剂，防止挤压过程中不能确保均匀地润滑,易使制品表面出现缺陷。
作为本发明前纵梁进一步的改进，前纵梁在挤压成型中，成型为等截面或变截面。
作为本发明前纵梁进一步的改进，前纵梁后端留有接口与前车身支撑结构接口连接。
方便与前车身支撑结构进行装配，能提高安装效率。
作为本发明前纵梁进一步的改进，前纵梁前端留有接口与吸能盒或保险杠连接。方便与吸能盒或保险杠装配，提高安装效率。
针对本发明车辆来说，包括上述前纵梁。
针对本发明前纵梁的制造方法来说，具体包括如下步骤：
S1：将挤压模具通过螺栓连接在挤压设备的端口上；
S2：将铝合金铸锭加热到360℃至380℃，并放入挤压设备的挤压筒中；
S3：挤压设备内的挤压装置以预定的挤压速度向挤压模具行进，对铝合金铸锭进行挤压，将铝合金铸锭从挤压模具的模孔中挤出，形成挤压件，在加工过程中变速处理以改变材料的抗压强度，形成前纵梁上的刚性段或吸能段或刚性段至吸能段间的强度渐变段。
S4：通过牵引设备将形成的挤压件一端固定，伴随着挤压设备的工作完成牵引；
S5：挤压筒内部的铝合金铸锭被全部被转化成挤压件，通过切断设备对挤压件按照预设的尺寸进行切割。
变速挤压处理，能直接改变前纵梁沿其纵向的局部强度或刚度，能产生诱导变形的效果。
作为本发明前纵梁的制造方法进一步的改进，其中，变速处理采用分段变速，在前纵梁的吸能段拉伸速度由1m/min逐渐增加到3m/min，在刚性段保持3m/min的拉伸速度；或将挤压速率设为1m/min到3m/min的循环变速。
变速处理，能形成前端吸能段，中间强度渐变段，后端刚性段的前纵梁，或吸能段和刚性段反复交替形成的前纵梁，诱导变形及吸能效果较好。
本发明通过改变挤压过程中的速度改变前纵梁轴向不同区域的材料性能，使得该前纵梁可以在吸能段有良好的变形吸能效果，在刚性段有良好的材料强度以减小驾驶舱区域的变形。
附图说明
图1是一实施例加工得到的铝合金前纵梁总成示意图。
图2是一实施例加工得到的铝合金前纵梁示意图。
附图标记：1、前纵梁；2、前车身支撑结构接口；3、保险杠。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
图1和图2示出了本发明铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁，其为铝合金一体挤压成型，在挤压成型中，改变挤压速度，形成了前纵梁上的刚性段或吸能段或刚性段至吸能段间的强度渐变段，其中刚性段的挤压速度快于所述吸能段的挤压速度，所述强度渐变段的挤压速度位于所述刚性段的挤压速度与所述吸能段的挤压速度二者之间。
刚性段能保障整体刚度，吸能段能够压缩吸能，和诱导变形，强度渐变段兼有保障整体刚度，吸能和诱导变形的效果，使前纵梁能沿纵向压溃，充分吸能，改变挤压速度，以使前纵梁无须填充，就可自身具备诱导变形的效果，和充分压缩的能力，使在车辆碰撞时，发挥更好的吸能效果。
在本实施例中，前纵梁在挤压成型过程中，吸能段和刚性段循环交替形成。
循环交替形成吸能段和刚性段，能使前纵梁具备良好的沿纵向压溃变形的效果，吸能段位于两刚性段之间，碰撞时，压缩更加充分，刚性段保障了压缩变形的路径，使诱导变形的效果更佳。
或者，前纵梁在挤压成型过程中，由前纵梁前端的吸能段开始，挤压速度逐渐提升，挤压材料强度渐渐变大，直至挤压到后端时，后端挤压为刚性段。
碰撞时，前端充分吸能，后端保障刚度，中间的强度渐变段兼有吸能，诱导变形，和保持刚度的作用，使前纵梁能得到预期的压溃折皱效果。
在本实施例中，在挤压成型过程中，添加润滑剂，润滑剂为油性或脂性润滑剂，防止挤压过程中不能确保均匀地润滑,易使制品表面出现缺陷。
前纵梁在挤压成型中，成型为等截面或变截面。
在本实施例中，前纵梁后端留有接口与前车身支撑结构接口连接。
方便与前车身支撑结构进行装配，能提高安装效率。
在本实施例中，前纵梁前端留有接口与吸能盒或保险杠连接。
方便与吸能盒或保险杠装配，提高安装效率。
本实施例的前纵梁用于一种车辆，能使该车辆具有更好的压缩效果。
实施例2
本发明还涉及前纵梁的制造方法，具体包括如下步骤：
S1：将挤压模具通过螺栓连接在挤压设备的端口上；
S2：将铝合金铸锭加热到360℃至380℃，并放入挤压设备的挤压筒中；
S3：挤压设备内的挤压装置以预定的挤压速度向挤压模具行进，对铝合金铸锭进行挤压，将铝合金铸锭从挤压模具的模孔中挤出，形成挤压件，在加工过程中变速处理以改变材料的抗压强度，形成前纵梁上的刚性段或吸能段或刚性段至吸能段间的强度渐变段。
S4：通过牵引设备将形成的挤压件一端固定，伴随着挤压设备的工作完成牵引；
S5：挤压筒内部的铝合金铸锭被全部被转化成挤压件，通过切断设备对挤压件按照预设的尺寸进行切割。
变速挤压处理，能直接改变前纵梁沿其纵向的局部强度或刚度，能产生诱导变形的效果。
在本实施例中，变速处理采用分段变速，在前纵梁的吸能段拉伸速度由1m/min逐渐增加到3m/min，在刚性段保持3m/min的拉伸速度；或将挤压速率设为1m/min到3m/min的循环变速。
变速处理，能形成前端吸能段，中间强度渐变段，后端刚性段的前纵梁，或吸能段和刚性段反复交替形成的前纵梁，诱导变形及吸能效果较好。
实施例3
如图1和图2所示，本发明公开了一种铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁，本发明借由控制铝合金挤压成型过程中的挤压速度来改变挤压过程中铝合金的金相组织，进而纵梁不同区段具有不同的力学性能，从而更好地引导纵梁变形吸能，优化纵梁在碰撞过程中的吸能效果，同时减小碰撞过程中对驾驶舱区域的侵入。
实施例4
一种铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁，前纵梁是由铝合金挤压成型，且成型过程中的挤压速度是变化的。
在本实施例中，前纵梁可以为等截面。
前纵梁还可以为变截面。
在本实施例中，前纵梁从前端到后端由挤压速度引起的材料强度由小到大。
在本实施例中，前纵梁后端应留有接口与前车身支撑结构接口连接。
在本实施例中，前纵梁前端应留有接口与吸能盒或保险杠连接。
在本实施例中，铝合金成型过程中应添加润滑剂。
本发明还包括使用上述前纵梁的车辆。
实施例5
本发明公开了一种铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁，结构简单，吸能效果好。
在本实施例中，采用铝合金挤压成型工艺制造前纵梁，并通过改变挤压过程中的速度改变材料强度，使前纵梁从前端到后端材料强度逐渐增大，且挤压过程中添加润滑剂。
在本实施例中，前纵梁可以为等截面梁或不等截面梁。
本发明的有益效果是：提供了一种铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁，通过改变挤压过程中的速度改变前纵梁轴向不同区域的材料性能，使得该前纵梁可以在吸能段有良好的变形吸能效果，在刚性段有良好的材料强度以减小驾驶舱区域的变形。
在本实施例中，前纵梁前端应留有接口与吸能盒或保险杠连接。
在本实施例中，前纵梁后端应留有接口与前车身支撑结构接口连接。
本发明提供了一种铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁，通过改变挤压过程中的速度改变前纵梁轴向不同区域的材料性能，使得该前纵梁可以在吸能段有良好的变形吸能效果，在刚性段有良好的材料强度以减小驾驶舱区域的变形。
实施例6
合金前纵梁的挤压成型过程包括以下步骤：
步骤一、将挤压模具通过螺栓连接在挤压设备的端口上；
步骤二、将铝合金铸锭加热到360℃至380℃，并放入挤压设备的挤压筒中；
步骤三、挤压设备内的挤压装置以一定的挤压速度向挤压模具行进，对所述的铝合金铸锭进行挤压，将铝合金铸锭从所述的挤压模具的模孔中挤出，形成挤压件，在加工过程中可以采取不同的变速处理以改变材料的抗压强度等机械性能，挤压速度根据材料和性能要求而不同，可以采用但不限于采用分段变速。本实施例中采用分段变速，以6063-0.3Sr铝合金前纵梁为例，在前纵梁的吸能段拉伸速度由1m/min逐渐增加到3m/min，在刚性段保持3m/min的拉伸速度，这样可以保证前纵梁在吸能段有更好的吸能效果，在刚性段有更小的变形量，也可以将挤压速率设为1m/min到3m/min的循环，这样则可以使前纵梁的抗压强度大小相间，可以有效诱导前纵梁合理变形；
步骤四、通过牵引设备将形成的挤压件一端固定，伴随着挤压设备的工作完成牵引；
步骤五、挤压筒内部的铝合金铸锭被全部被转化成挤压件，通过切断设备对挤压件按照预设的尺寸进行切割。
在变速挤压前纵梁的加工过程中可添加油性或脂性润滑剂。
本发明通过改变挤压过程中的速度改变前纵梁轴向不同区域的材料性能，使得该前纵梁可以在吸能段有良好的变形吸能效果，在刚性段有良好的材料强度以减小驾驶舱区域的变形。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁，其特征在于，其为铝合金一体挤压成型，在挤压成型中，改变挤压速度，形成了前纵梁上的刚性段或吸能段或刚性段至吸能段间的强度渐变段，其中刚性段的挤压速度快于所述吸能段的挤压速度，所述强度渐变段的挤压速度位于所述刚性段的挤压速度与所述吸能段的挤压速度二者之间。
2.按照权利要求1所述铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁，其中，前纵梁在挤压成型过程中，吸能段和刚性段循环交替形成。
3.按照权利要求1所述铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁，其中，前纵梁在挤压成型过程中，由前纵梁前端的吸能段开始，挤压速度逐渐提升，挤压材料强度渐渐变大，直至挤压到后端时，后端挤压为刚性段。
4.按照权利要求1所述铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁，其中，在挤压成型过程中，添加润滑剂。
5.按照权利要求1所述铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁，其中，所述前纵梁在挤压成型中，成型为等截面或变截面。
6.按照权利要求1所述铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁，其中，所述前纵梁后端留有接口与前车身支撑结构接口(2)连接。
7.按照权利要求1所述铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁，其中，所述前纵梁前端留有接口与吸能盒或保险杠(3)连接。
8.一种车辆，包括权利要求1-7任一项所述铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁。
9.权利要求1所述铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁的制造方法，具体包括如下步骤：
S1：将挤压模具通过螺栓连接在挤压设备的端口上；
S2：将铝合金铸锭加热到360℃至380℃，并放入挤压设备的挤压筒中；
S3：挤压设备内的挤压装置以预定的挤压速度向挤压模具行进，对铝合金铸锭进行挤压，将铝合金铸锭从挤压模具的模孔中挤出，形成挤压件，在加工过程中变速处理以改变材料的抗压强度，形成前纵梁上的刚性段或吸能段或刚性段至吸能段间的强度渐变段；
S4：通过牵引设备将形成的挤压件一端固定，伴随着挤压设备的工作完成牵引；
S5：挤压筒内部的铝合金铸锭被全部被转化成挤压件，通过切断设备对挤压件按照预设的尺寸进行切割。
10.按照权利要求9所述铝合金变速挤压成型的汽车前纵梁的制造方法，其中，变速处理采用分段变速，在前纵梁的吸能段拉伸速度由1m/min逐渐增加到3m/min，在刚性段保持3m/min的拉伸速度；或将挤压速率设为1m/min到3m/min的循环变速。
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