CN115195652A - 一种汽车前碰撞横梁总成及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于汽车车身技术领域，具体涉及一种汽车前碰撞横梁总成及其加工工艺，包括前碰撞横梁和吸能盒，前碰撞横梁的一侧与吸能盒固定连接，吸能盒的自由端固定连接有前碰撞横梁安装板，前碰撞横梁的两端一体成型有诱导变形结构，前碰撞横梁的顶部一体成型有线束安装孔，前碰撞横梁的一侧设置有前拖钩管，另一侧设置有前拖钩加强板。其目的在于：用来解决背景技术中指出的现有的汽车前碰撞横梁总成结构零件数量多，焊接过程中零件易变形，尺寸难控制，精度差，工艺流程复杂，生产效率低下的问题。
Description
技术领域
本发明属于汽车车身技术领域，具体涉及一种汽车前碰撞横梁总成及其加工工艺。
背景技术
随着当今汽车工业的快速发展，汽车已然成为人们不可或缺的交通工具，城市交通压力也随之逐年加大，交通事故也时有发生，汽车的安全性能直接关乎人身安全，所以汽车安全性能十分重要。为了提升汽车安全性能，现有技术中汽车都会安装前碰撞横梁总成结构，汽车前碰撞横梁总成是吸收及缓和外界冲击力，保护车身结构和车内人员的重要安全装置。一方面，发生低速碰撞时，通过前碰撞横梁总成溃缩变形将能量有效吸收，进而保护纵梁不受损害，降低维修成本；另一方面，发生高速碰撞时，通过前碰撞横梁总成将能量有效传递给纵梁，使纵梁成为主要受力对象，防止车内人员受到伤害。由此，这要求汽车前碰撞横梁总成既有一定的刚度抗冲击，又要能稳定变形有效吸收碰撞能量。
目前常用的汽车前碰撞横梁总成结构主要采用钢制结构，通过冲压成形后再通过焊接组成前碰撞横梁总成，存在零件数量多，焊接过程中零件易变形，尺寸难控制，工艺流程复杂，生产效率低下等缺点。传统的前碰撞横梁，包括前碰撞横梁外板和前碰撞横梁内板等，方法是将冲压成形的前碰撞横梁外板和内板焊接成一个腔体。这种前碰撞横梁总成一方面高强钢冲压成形回弹大，单件精度差；另一方面，内外板焊接成一个腔体，工序繁多且焊接变形精度差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种汽车前碰撞横梁总成及其加工工艺，用来解决背景技术中指出的现有的汽车前碰撞横梁总成结构零件数量多，焊接过程中零件易变形，尺寸难控制，精度差，工艺流程复杂，生产效率低下的问题。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种汽车前碰撞横梁总成，包括前碰撞横梁和吸能盒，所述前碰撞横梁的一侧与吸能盒固定连接，所述吸能盒的自由端固定连接有前碰撞横梁安装板，所述前碰撞横梁的两端一体成型有诱导变形结构，所述前碰撞横梁的顶部一体成型有线束安装孔，所述前碰撞横梁的一侧设置有前拖钩管，另一侧设置有前拖钩加强板。
进一步，所述前碰撞横梁一体成型，所述前碰撞横梁的中间段截面呈“B”字形。这样设置，达到增强前碰撞横梁的强度和刚度的效果。
进一步，所述前碰撞横梁中间段的截面中间处沿水平方向设置有弯曲弧度。这样设置，进一步提高前碰撞横梁的强度。
进一步，所述诱导变形结构的截面呈“K”字形。这样设置，诱导零件变形，将冲击力诱导至吸能盒，进一步提升安全性。
进一步，所述前碰撞横梁位于前拖钩管处开设有孔，所述前拖钩管贯穿前碰撞横梁，且前拖钩管固定设置在前碰撞横梁上，所述前拖钩管穿出前碰撞横梁的一端与前拖钩加强板固定连接。这样设置，用于提高此处的强度。
进一步，所述吸能盒包括前吸能盒和后吸能盒，所述前吸能盒和后吸能盒固定连接，所述前吸能盒和后吸能盒之间设置有溃缩诱导筋。这样设置，使得前吸能盒和后吸能盒在碰撞时，能够有效溃缩吸能。
一种汽车前碰撞横梁总成的加工工艺，包括以下步骤：
S1备料：准备硼钢直圆管坯料；
S2预成形：常温下对硼钢直圆管坯料进行预成形，将硼钢直圆管坯压弯成弓形，使其曲率半径与前碰撞横梁相近，同时由圆形截面压成类方形截面，加工成预成形零件；
S3加热：将预成形零件放入加热装置加热至900～950℃；
S4热气胀成形：将加热的预成形零件快速传送至热气胀成形模具中，此时侧芯处于回退状态，模具闭合且将工件两端密封，侧芯通过液压缸推送至工作位置，然后将压力为50～250Mpa的高压气体由封头最前端的通孔注入工件内部，将预成形零件的热气胀成形，再于压力为50～250Mpa的条件下，保压淬火6～15秒，保压淬火完成后，得到超高强度的零件；
S5表面处理：待保压淬火完成后，冷却，冷却后进行卸压、排气，侧芯回退，上模具和下模具打开取件，再对经过S4步骤处理得到的零件进行表面处理，最终得到前碰撞横梁。
进一步，所述S3步骤中，所述预成形零件可分为裸板和镀层板，所述预成形零件为裸板时，加热时应采用氮气或甲烷保护，所述预成形零件为镀层板时，加热时采用氮气或干燥空气保护。这样设置，使得预成形零件得到有效保护。
进一步，所述S5步骤中，所述表面处理为镭射、抛丸以及涂油等。这样设置，对淬火后前碰撞横梁的表面起到疏松组织，提高抗拉强度的作用，并降低前碰撞横梁的摩擦系数，防止前碰撞横梁生锈。
本发明具有如下优点：
1、通过一体成形腔体结构的前碰撞横梁，提升了零部件的尺寸精度和性能；
2、通过诱导变形结构，将碰撞时的能量有效的诱导至吸能盒内，提高了碰撞安全性；
3、通过热气胀成形工艺，得到超高强度的前碰撞横梁，可以在降低零件重量的同时提高安全性；
4、相较于辊压成形的前碰撞横梁，热气胀成形的前碰撞横梁的截面可以不一致，只需保证每段截面周长差值控制在±10％以内，节省了开发成本，提高了生产效率；
5、通过采用热气胀成形的前碰撞横梁，减少了制造工序，减少工装开发数量，同时提升了生产效率。
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明：
图1是本发明一种汽车前碰撞横梁总成的结构示意图；
图2是本发明一种汽车前碰撞横梁总成的结构正视图；
图3是图2中A-A处的剖面示意图；
图4是图2中B-B处的剖面示意图；
图5是本发明一种汽车前碰撞横梁总成的加工工艺中诱导变形结构的成形示意图；
图6是本发明一种汽车前碰撞横梁总成的加工工艺中前碰撞横梁的工艺流程图。
主要元件符号说明如下：
前碰撞横梁1、诱导变形结构11、线束安装孔12、前拖钩管13、前拖钩加强板14、吸能盒2、前吸能盒21、后吸能盒22、前碰撞横梁安装板3；
上模具111、下模具112、侧芯113。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。
如图1-6所示，本发明的一种汽车前碰撞横梁总成，包括前碰撞横梁1和吸能盒2，本实施例中，吸能盒2设置为多个，优选为2个。前碰撞横梁1的一侧与吸能盒2固定连接，本实施例中，前碰撞横梁1与2个吸能盒2焊接。每个吸能盒2的自由端均焊接有前碰撞横梁安装板3，前碰撞横梁安装板3设置为多个，本实施例中，前碰撞横梁安装板3优选为2个。前碰撞横梁安装板3固定安装在车身上，用于固定连接前碰撞横梁1和车身。
吸能盒2由两块钣金冲压拼焊制成，形成具有矩形腔体的盒子件。本实施例中，吸能盒2包括前吸能盒21和后吸能盒22，前吸能盒21和后吸能盒22焊接，前吸能盒21和后吸能盒22之间设置有溃缩诱导筋，使得前吸能盒21和后吸能盒22在碰撞时，能够有效溃缩吸能。
本实施例中，前碰撞横梁1由热成形硼钢材质采用热气胀工艺成型制成，硼钢加热奥氏体化后成形性显著提升，保压淬火后得到完全马氏体，其抗拉强度达到150MPa。前碰撞横梁1为一体成型腔体结构，减少成形工序和工装开发。如图3所示，本实施例中，前碰撞横梁1的中间段截面呈“B”字形，并在前碰撞横梁1中间段的截面中间处沿水平方向设置有弯曲弧度，达到增强前碰撞横梁1的强度和刚度的效果。前碰撞横梁1的两端均一体成型有诱导变形结构11，如图4所示，本实施例中，诱导变形结构11的截面呈“K”字形，诱导零件变形，将冲击力诱导至吸能盒2，进一步提升安全性。前碰撞横梁1的顶部一体成型有线束安装孔12，线束安装孔12设置为多个，本实施例中，线束安装孔12优选为4个，用于线束安装。
如图1-2所示，前碰撞横梁1的一侧固定连接有前拖钩管13，另一侧固定连接有前拖钩加强板14，本实施例中，前碰撞横梁1位于前拖钩管13处开设有孔，前拖钩管13贯穿前碰撞横梁1，且前拖钩管13焊接在前碰撞横梁1上，前拖钩管13穿出前碰撞横梁1的一端与前拖钩加强板14焊接，用于提高此处的强度。
如图5-6所示，本发明还公开了一种汽车前碰撞横梁总成的加工工艺，具体实施步骤如下：
S1备料：准备硼钢直圆管坯料；
S2预成形：常温下对硼钢直圆管坯料进行预成形，将硼钢直圆管坯压弯成弓形，使其曲率半径与前碰撞横梁相近，同时由圆形截面压成类方形截面，加工成预成形零件；
S3加热：将预成形零件放入加热装置加热至900～950℃，优选为920℃，预成形零件可分为裸板和镀层板，若为裸板时，加热时应采用氮气或甲烷保护，若为镀层板时，加热时采用氮气或干燥空气保护；
S4热气胀成形及保压淬火处理：将加热的预成形零件快速传送至热气胀成形模具中，此时侧芯处于回退状态，模具闭合且将工件两端密封，侧芯通过液压缸推送至工作位置，然后将压力为50～250Mpa的高压气体由封头最前端的通孔注入工件内部，实现零件的热气胀成形，再进行保压淬火，压力为50～250Mpa，优选为150Mpa，时间为6～15秒，优选为10秒，保压过程中奥氏体完全转化成马氏体，得到超高强度的零件；
S5表面处理：待保压淬火完成冷却后，进行卸压、排气，侧芯回退，上下模具打开取件，再进行表面处理，对得到的零件进行镭射、抛丸以及涂油等表面处理，最终得到前碰撞横梁1。
本实施例中，相较于辊压成形的前碰撞横梁，热气胀成形的前碰撞横梁1的截面可以不一致，只需保证每段截面周长差值控制在±10％以内，节省了开发成本，提高了生产效率。本实施例中，脱模时，先将侧芯113回退，再分开上模具111和下模具112，上模具111和下模具112以及侧芯113的相互配合，实现了两端诱导变形结构11的成形以及顺利脱模；整体结构通过热气胀成形工艺减少了制造工序和工装开发数量，提升了生产效率、零部件的尺寸精度和性能。
具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种汽车前碰撞横梁总成，包括前碰撞横梁(1)和吸能盒(2)；其特征在于：所述前碰撞横梁(1)的一侧与吸能盒(2)固定连接，所述吸能盒(2)的自由端固定连接有前碰撞横梁安装板(3)，所述前碰撞横梁(1)的两端一体成型有诱导变形结构(11)，所述前碰撞横梁(1)的顶部一体成型有线束安装孔(12)，所述前碰撞横梁(1)的一侧设置有前拖钩管(13)，另一侧设置有前拖钩加强板(14)。
2.根据权利要求1所述的一种汽车前碰撞横梁总成，其特征在于：所述前碰撞横梁(1)一体成型，所述前碰撞横梁(1)的中间段截面呈“B”字形。
3.根据权利要求2所述的一种汽车前碰撞横梁总成，其特征在于：所述前碰撞横梁(1)中间段的截面中间处沿水平方向设置有弯曲弧度。
4.根据权利要求1所述的一种汽车前碰撞横梁总成，其特征在于：所述诱导变形结构(11)的截面呈“K”字形。
5.根据权利要求1所述的一种汽车前碰撞横梁总成，其特征在于：所述前碰撞横梁(1)位于前拖钩管(13)处开设有孔，所述前拖钩管(13)贯穿前碰撞横梁(1)，且前拖钩管(13)固定设置在前碰撞横梁(1)上，所述前拖钩管(13)穿出前碰撞横梁(1)的一端与前拖钩加强板(14)固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种汽车前碰撞横梁总成，其特征在于：所述吸能盒(2)包括前吸能盒(21)和后吸能盒(22)，所述前吸能盒(21)和后吸能盒(22)固定连接，所述前吸能盒(21)和后吸能盒(22)之间设置有溃缩诱导筋。
7.一种汽车前碰撞横梁总成的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1备料：准备硼钢直圆管坯料；
S2预成形：常温下对硼钢直圆管坯料进行预成形，将硼钢直圆管坯压弯成弓形，使其曲率半径与前碰撞横梁相近，同时由圆形截面压成类方形截面，加工成预成形零件；
S3加热：将预成形零件放入加热装置加热至900～950℃；
S4热气胀成形：将加热的预成形零件快速传送至热气胀成形模具中，此时侧芯处于回退状态，模具闭合且将工件两端密封，侧芯通过液压缸推送至工作位置，然后将压力为50～250Mpa的高压气体由封头最前端的通孔注入工件内部，将预成形零件的热气胀成形，再于压力为50～250Mpa的条件下，保压淬火6～15秒，保压淬火完成后，得到超高强度的零件；
S5表面处理：待保压淬火完成后，冷却，冷却后进行卸压、排气，侧芯(113)回退，上模具(111)和下模具(112)打开取件，再对经过S4步骤处理得到的零件进行表面处理，最终得到前碰撞横梁(1)。
8.根据权利要求7所述的一种汽车前碰撞横梁总成的加工工艺，其特征在于：所述S3步骤中，所述预成形零件可分为裸板和镀层板，所述预成形零件为裸板时，加热时应采用氮气或甲烷保护，所述预成形零件为镀层板时，加热时采用氮气或干燥空气保护。
9.根据权利要求7所述的一种汽车前碰撞横梁总成的加工工艺，其特征在于：所述S5步骤中，所述表面处理为镭射、抛丸以及涂油等。
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