CN115384621A - 一种热冲压成型带补丁板门环 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车零部件加工技术领域，公开了一种热冲压成型带补丁板门环，具体包括顺次连接的A柱、上边梁、B柱、门槛以及H柱，A柱与所述上边梁的交接处为第一接缝处；A柱与所述H柱的交接处为第二接缝处；B柱与上边梁的交接处为第三接缝处；B柱与门槛的交接处为第四接缝处。A柱上固设有A柱补丁板；所述B柱上固设有B柱补丁板；所述A柱补丁板平铺于所述A柱内侧表面；所述A柱补丁板的下端设有重合部；所述B柱补丁板平铺于所述B柱内侧表面。本申请通过对门环不同位置强度需求的分析，具有针对性的添加补丁板，以满足门环强度需求，加强汽车的安全性能。同时也能减少补丁板的用料，有效降低门环整体质量，达到车身轻量化的要求。

Description

一种热冲压成型带补丁板门环

技术领域

本发明涉及汽车零部件加工技术领域，具体涉及一种热冲压成型带补丁板门环。

背景技术

随着新能源汽车概念的提出，新能源汽车发展越发迅速，同时新能源汽车也取得了在行业中长期发展的重要地位，使得新能源汽车产业成为重要的汽车发展板块。而在新能源汽车发展的同时，对新能源汽车轻量化的需求也日益增加。而汽车的轻量化就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性。经研究表明，一辆汽车的质量若能减少10％，则其能耗经济性可提高6％-8％，同时汽车的排放也会降低。而当前，由于环境保护和能源消耗的重大问题，对为让汽车轻量化、高速化、高功率化变得尤为重要。

而在汽车的整个架构中，汽车车身就约占了汽车总质量的30％，在空载情况下，约70％的能耗都用在了车身质量上。因此，要想实现对汽车的轻量化，车身变轻对于整车而言显得更为关键。而车身作为整车的基本框架，在降低质量的同时也需要保证整体强度，进而提高汽车的安全性。在现有的轻量化技术中，通过减轻车门环的重量来实现轻量化设计已成为一项重要技术，而为了提升门环强度，都会采用通过补丁来加强，但是现在对门环补丁的添加效果并没有达到足够轻量化的效果，致使添加补丁过多而门环强度不高的情况。

因此，针对门环补丁添加效果不好，使得门环重量过大，门环强度不高的问题，现在需要提供一种热冲压成型带补丁板门环。

发明内容

本发明意在提供一种热冲压成型带补丁板门环，解决门环不够轻量化，门环强度不够高的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明用于根据门环不同位置的强度需求，优化补丁的位置和形状，以降低门环质量的同时，提高门环强度，具体为一种热冲压成型带补丁板门环，具体包括顺次固定连接的A柱、上边梁、B柱、门槛以及H柱，所述A柱与所述上边梁的交接处为第一接缝处；所述A柱与所述H柱的交接处为第二接缝处；所述B柱与上边梁的交接处为第三接缝处；所述B柱与门槛的交接处为第四接缝处。所述A柱上固定设有A柱补丁板；所述B柱上固定设有B柱补丁板；所述A柱补丁板平铺于所述A柱内侧表面；所述A柱补丁板上端延伸至所述第一接缝处；所述A柱补丁板的下端设有重合部；所述重合部与所述第二接缝处重合，并与所述H柱的顶部重合；所述B柱补丁板平铺于所述B柱内侧表面，所述B柱补丁板上端延伸至所述第三接缝处，所述B柱补丁板下端延伸至所述第四接缝处。

本方案的原理及优点是：

通过对门环不同位置强度需求的分析，具有针对性的添加补丁板，以满足门环强度需求，从而提升门环强度，加强汽车的安全性能。同时也能够尽可能的减少补丁板的用料，从而有效降低门环整体质量，达到车身轻量化的要求。

值得说明的是，虽然现在也有很多通过添加补丁的方式对门环进行强度的提升，但是在车辆的实际运行过程中，依然会有很多地方存在强度不够，导致车辆安全性不够高的情况。而本方案是结合了汽车在多种操作环境下，对门环不同位置的强度需求进行了分析，并具有针对性的进行补丁板的添加，以此提升容易被忽略的位置的强度。

优选的，作为一种改进，所述A柱补丁板通过40-50个点焊位焊接在所述A柱上。通过点焊的方式先将A柱补丁板固定在A柱相应的位置上，以此对A柱补丁板进行固定，以提升A柱补丁板的稳定性。而要满足A柱补丁板的稳定性，通过40个点焊位即可达到稳定需求，而结合A柱不同位置的强度需求，可适量增加点焊位，同时点焊位不能超过50个，以保证门环的轻量化需求。

优选的，作为一种改进，所述A柱补丁板上的点焊位主要分布于A柱补丁板的两侧。根据测试，在汽车的各种操作环境下，A柱作为汽车靠前方的支撑柱，其强度需求更高，而焊点是将补丁板与A柱结合在一起，使通过增加补丁板能够达到汽车碰撞强度需求的同时，有效节约焊接重叠区域，从而降低整个零件的重量。而各不同位置的强度需求主要分布在A柱两侧，在发生碰撞时A柱的两侧会先受到撞击。因此，为能降低补丁对A柱的重量影响，同时又能提升A柱的强度需求，通过对点焊位的合理布局，即能满足A柱补丁板的固定要求，又能进一步加强A柱的强度要求。

优选的，作为一种改进，所述B柱补丁板通过35-45个点焊位焊接在所述B柱上。通过点焊的方式先将B柱补丁板固定在B柱相应的位置上，以此对B柱补丁板进行固定，从而提升B柱补丁板的稳定性。而要满足B柱补丁板的稳定性，通过35个点焊位即可达到稳定需求，而结合B柱不同位置的强度需求，可适量增加点焊位，同时点焊位不能超过45个，以保证门环整体轻量化的需求。

优选的，作为一种改进，所述B柱补丁板上的点焊位均匀分布于所述B柱补丁板上。根据测试，在汽车的各种操作环境下，B柱作为汽车门靠后的支撑柱，其不仅需要提供整体车架的支撑作用，还会被反复开关使用。因此其所需要的强度需求除了支撑以外还需要一定的稳定性，以防止变形。而根据B柱不同位置的强度需求分析，将点焊位均匀分布，能整体提高B柱补丁板的强度，同时又能降低补丁对B柱的重量影响，因此针对B柱的这些需求点，通过对点焊位的合理布局，从而满足对B柱补丁板的固定，又能进一步加强B柱的强度和耐久性。

优选的，作为一种改进，所述A柱补丁板厚度为1.0-2.5mm。为能满足A柱补丁板对A柱强度的提升，A柱补丁板的厚度不得小于1.0mm；同时为了尽可能的降低A柱的重量，提高轻量化性能，A柱补丁板的厚度不得超过2.5mm。

优选的，作为一种改进，所述B柱补丁板厚度为0.8-2.0mm。为能满足B柱补丁板对B柱强度的提升，B柱补丁板的厚度不得小于0.8mm；同时为了尽可能的降低B柱的重量，B柱补丁板的厚度不得超过2.0mm。

优选的，作为一种改进，A柱补丁板长度为720-790mm，所述B柱补丁板长度为700-770mm。A柱长度包括重合部，而一般在对A柱进行强度提升时，只会关注于A柱本身的强度需求，而会将A柱与H柱的第二接缝处忽略。而在汽车实际的操作使用中，特别是在汽车发生碰撞时，由于相较于H柱而言A柱自身强度过高，使得第二接缝处更容易产生形变，导致折断或内陷，从而对驾驶员造成伤害。而重合部就将第二接缝处和H柱的顶部进行加强，以提高第二接缝处的强度，提升门环的安全性。因此A柱补丁板的长度覆盖范围为720-790mm，能够同时加强第二接缝处的强度。同时，重合部根据H柱的顶部结构进行设计，将H柱顶部全部覆盖，以提升稳定性，而为了降低补丁对门环整体的重量影响，A柱补丁板的长度不宜超过790mm，B柱补丁板长度不宜超过770mm。

优选的，作为一种改进，所述A柱补丁板为镀铝硅补丁板；所述B柱补丁板镀铝硅补丁板。采用镀铝硅材质的补丁板，既能满足补丁板的强度需求，又能降低补丁板的整体重要，从而达到轻量化的效果。

优选的，作为一种改进，所述A柱、上边梁、B柱、门槛、H柱通过热冲压一体成型为门环本体。首先通过热冲压的方式将A柱、上边梁、B柱、门槛、H柱一体冲压成形，进而减少门环主体的加工工序，节省焊接流程，从而有效降低门环主体的整体重量。然后在根据门环不同位置的碰撞强度需求将A柱补丁板和B柱补丁板通过点焊的方式焊接在A柱和B柱上，以加强A柱补丁板和B柱补丁板的稳定性，同时针对强度需求提升A柱和B柱的强度。达到对门环重点位置强度增强的效果，在减重的同时增加了汽车的安全性。并且有效减少了总成的焊接工序，减低整体生产成本。

附图说明

图1为本发明一种热冲压成型带补丁板门环实施例一的结构图；

图2为本发明一种热冲压成型带补丁板门环实施例一中A柱补丁板的结构图；

图3为本发明一种热冲压成型带补丁板门环实施例一中B柱补丁板的结构图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：A柱1、上边梁2、B柱3、门槛4、H柱5、第一接缝处6、第二接缝处7、第三接缝处8、第四接缝处9、A柱补丁板10、B柱补丁板11、重合部12、点焊位13。

实施例一

基本如附图1所示：一种热冲压成型带补丁板门环，用于针对A柱1和B柱3不同位置的强度需求添加补丁板，以提升A柱1和B柱3的强度，同时降低补丁板的用料，使门环更加轻量化。具体包括顺次连接，通过热冲压一体成型的A柱1、上边梁2、B柱3、门槛4以及H柱5。所述A柱1上端与所述上边梁2交接处形成第一接缝处6；所述A柱1下端与所述H柱5上端交接处形成第二接缝处7；所述上边梁2与所述B柱3上端交接处形成第三接缝处8；所述B柱3下端与所述门槛4交接处形成第四接缝处9；所述门槛4与所述H柱5下端交接处形成第五接缝处。

所述A柱1上通过点焊焊接有A柱补丁板10。所述A柱补丁板10采用镀铝硅补丁板，采用镀铝硅补丁板能有效降低A柱补丁板的重量，同时可以保证所述A柱补丁板10的强度。如附图2所示，所述A柱补丁板10整体呈长方体结构，所述A柱补丁板10通过40-50个点焊位平铺焊接于所述A柱1内侧表面。本实施例中，通过对A柱1各位置的强度需求采用CAE模拟分析，合理设置45个点焊位13，并主要分布于A柱补丁板10的两侧。在结合汽车实际操作的情况下，将A柱补丁板10通过最少的点焊位13进行固定，既能保证A柱补丁板10的稳定性，又能减少点焊用料，减少焊接重叠区域，从而保证A柱1的轻量化需求。同时通过对A柱1各位置的强度需求分析，将点焊位合理的进行布局点焊，达到A柱1强度最优化，进而提升A柱1强度，增强汽车的安全性。

具体的，所述A柱补丁板10长度为720-790mm。所述A柱补丁板上端延伸至所述第一接缝处6；所述A柱补丁板10下端设有呈扇形的重合部12；所述重合部12与所述A柱补丁板10一体成型，所述A柱补丁板10整体为长方体结构，并与所述A柱1内侧面结构相同，贴合于所述A柱1内侧面。所述重合部12上端与所述第二接缝处7贴合，所述重合部12下端与所述H柱5顶部贴合，所述重合部12结构与所述H柱5顶部结构相同。本实施例中，所述A柱补丁板长度为755mm。在实际操作环境中，所述第二接缝处7是相较于A柱和H柱最薄弱的地方，同时也是最容易被忽略的地方。在汽车发生碰撞时，特别是汽车正向碰撞时，所述第二接缝处7很容易因为两端受力挤压而产生变形，此时第二接缝处7若强度不够的情况下，很容易向下弯折或折断，此时对于驾驶员而言是非常危险的。而所述A柱补丁板10将第二接缝处7与所述H柱5顶部加强连接，以提高第二接缝处7与H柱5顶部的强度，进而降低第二接缝处7的危险性，同时保证门环整体的轻量化，提高汽车的高功率化。

具体的，所述A柱补丁板10的厚度为1.0-2.5mm。既能提升门环整体强度，又能降低门环轻量化程度。本实施例中，所述A柱补丁板10厚度设为1.8mm，通过多次模拟测试，所述A柱补丁板10厚度设为1.8mm时，即能满足汽车轻量化的要求同时又能极大的提升A柱及所述第二接缝处7与H柱5顶部的强度性能，达到最优的效果。

具体的，如附图3所示，所述B柱3上通过点焊焊接有B柱补丁板11；所述B柱补丁板11采用镀铝硅补丁板，所述B柱补丁板11整体呈长方体结构，所述B柱补丁板11通过35-45个点焊位竖直平铺焊接于所述B柱3内侧表面。本实施例中，通过对B柱采用CAE进行强度模拟分析，将设置43个点焊位13，并通过合理布局将43个点焊位13均匀设于B柱补丁板11上。将B柱补丁板11通过最少的点焊位13进行固定，既能保证B柱补丁板11的稳定性，又能减少点焊用料，减少焊接重叠区域，从而保证B柱3的轻量化需求。同时通过对B柱3各位置的强度需求分析，将点焊位合理的进行布局点焊，达到B柱3强度最优化，进而提升B柱3强度，增强汽车的安全性。

具体的，所述B柱补丁板11长度为700-770mm；厚度为0.8-2.0mm。本实施例中，所述B柱补丁板11长度设为745mm，厚度设为1.4mm。所述B柱补丁板11上端延伸至所述第三接缝8处，下端延伸至所述第四接缝处9。通过多次碰撞模拟实验，所述B柱补丁板11厚度设为1.4mm，即能提升门环整体强度，又能降低补丁对门环的重量影响，进而提升门环整体轻量化程度。达到即满足B柱3强度需求又满足汽车轻量化需求的最优值。

具体实施过程如下：

首先用一张相同料厚的料片通过冲压形成具有A柱1、上边梁2、B柱3、门槛4以及H柱5的一体式门环本体，然后通过ACE模拟碰撞测试分析A柱1及B柱3各位置的强度需求，得出A柱1及B柱3的强度加强位置和区域。然后通过分析设计的45个点焊位13将长度为755mm，厚度为1.8mm的A柱补丁板10焊接在A柱1的内表面上，使A柱补丁板10与A柱1稳定贴合，进而减少焊接重叠区域，降低A柱补丁板10的重量。然后将长度为745mm，厚度为1.4mm的B柱补丁板11通过合理设置的43个点焊位13焊接在B柱3的内表面上，使B柱补丁板11与B柱3稳定贴合。从而提升一体式门环本体的整体强度，并有效降低门环的整体重量，提升门环轻量化性能。

本实施例中，结合汽车的实际操作过程，通过对门环各位置的强度需求进行分析，通过合理设计的A柱补丁板和B柱补丁板的形状大小，以满足对A柱和B柱的强度需求。同时通过有效分布点焊位的位置，进而进一步提升焊接点的强度，同时也能降低焊接重叠区域，以最少的点焊位达到最优的强度提升效果。同时减少点焊位的布置，也能提高门环轻量化的效果，在达到对零件局部位置强度增强的情况下，提高轻量化性能增加汽车的安全性。同时，本方案采用在一体式门环本体上结合各位置的强度需求点焊补丁板的加工方式，有效减少焊接工序，节省总成的焊接流程，进而降低整体生产成本。

本申请中通过结合汽车在不同操作使用过程中的受力情况，对门环各位置的强度需求进行分析，发现到容易被忽略而又非常危险的部位，并对这些位置进行了有效的强度提升。同时本申请采用整块补丁板与点焊位的配合设置，在强度加强的同时，弱化局部重量过大的情况，进而整体提升汽车轻量化的性能，而非惯用的只以单片补丁板对局部进行加强的补丁方式。以整体分布结构来提高门环强度，使零件屈服强度达到950～1250MPa，抗拉强度达到1300～1650MPa；并且有效将门环整体重量降低20％，达到轻量化的需求。

实施例二

与实施例一中不同的是，本实施例中，对一体成型的门环进行强度需求分析，实际强度需求为汽车生产中要求的强度需求。具体为将强度等级分为三级，分别为低强度、中强度和高强度。然后将A柱1和B柱3分为多段，具体将A柱1分为上、中、下三段；将B柱3分为上、中、下三段。然后通过CAE模拟碰撞，分别对A柱1和B柱3的每段进行多角度不同碰撞速度的测试，得到每段的强度等级。根据碰撞结果及每个部位的强度等级分析，选取每段中强度需求最高(测试中最容易产生形变、折断或碰撞接触点最多的部位)，同时强度等级最低的部位作为补丁添加部位。

本实施例中，分别以65公里/时的碰撞速度对A柱1每段进行正面碰撞，得到正面碰撞时每段强度等级；获得A柱1上段强度等级为中；中段强度等级为低；下段强度等级为低。然后以50公里/时的碰撞速度分别对A柱1每段进行侧面碰撞，得到侧面碰撞时每段强度等级；获得A柱1上段强度等级为低；中段强度等级为低；下段强度等级为低。以60公里/时的碰撞速度分别对A柱1每段进行后面碰撞，得到后面碰撞时每段强度等级；获得A柱1上段强度等级为中；中段强度等级为中；下段强度等级为低。将获得的每段强度等级进行综合分析，结合碰撞测试中每段位置的形变程度、受力大小、碰撞概率、接触面积，然后选取相应的位置作为加强部位，并针对加强部位设计A柱补丁板的形状、长度以及需要焊接的点焊位。从而通过A柱1不同位置的强度需求设计添加补丁板，精准确定A柱1各位置的强度需求，合理精准的确定补丁板点焊位，保证提升强度需求的同时，满足门环轻量化的效果。

具体的，本实施例中，分别以65公里/时的碰撞速度对B柱3每段进行正面碰撞，得到正面碰撞时每段强度等级；获得B柱3上段强度等级为中；中段强度等级为低；下段强度等级为低。然后以50公里/时的碰撞速度分别对B柱3每段进行侧面碰撞，得到侧面碰撞时每段强度等级；获得B柱3上段强度等级为低；中段强度等级为低；下段强度等级为低。以60公里/时的碰撞速度分别对B柱3每段进行后面碰撞，得到后面碰撞时每段强度等级；获得B柱3上段强度等级为中；中段强度等级为中；下段强度等级为中。将获得的每段强度等级进行综合分析，结合碰撞测试中每段位置的形变程度、受力大小、碰撞概率、接触面积，然后选取相应的位置作为加强部位，并针对加强部位设计B柱补丁板的形状、长度以及需要焊接的点焊位。通过精确分析B柱3的各位置的强度需求，精准确定B柱3各位置的强度加强点，分析得出精准的点焊位，保证提升强度需求的同时，满足门环轻量化的效果。

本实施例中，通过对门环A柱1和B柱3进行分段测试，从而精准得出A柱1和B柱3各部位的强度需求等级，并根据强度需求等级综合分析强度需求，进而精准划分补丁板的形状和大小，同时可精准定位点焊位，保证门环整体强度的同时，减少点焊位数量，从而减少焊接重叠部位，减少补丁板用量，进而降低门环整体重量，提升门环轻量化性能。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种热冲压成型带补丁板门环，包括顺次固定连接的A柱、上边梁、B柱、门槛以及H柱，所述A柱与所述上边梁的交接处为第一接缝处；所述A柱与所述H柱的交接处为第二接缝处；所述B柱与上边梁的交接处为第三接缝处；所述B柱与门槛的交接处为第四接缝处；其特征在于，所述A柱上固定设有A柱补丁板；所述B柱上固定设有B柱补丁板；所述A柱补丁板平铺于所述A柱内侧表面；所述A柱补丁板上端延伸至所述第一接缝处；所述A柱补丁板的下端设有重合部；所述重合部前端与所述第二接缝处贴合，所述重合部后端与所述H柱的顶部贴合；所述B柱补丁板平铺于所述B柱内侧表面，所述B柱补丁板上端延伸至所述第三接缝处，所述B柱补丁板下端延伸至所述第四接缝处。

2.根据权利要求1所述的一种热冲压成型带补丁板门环，其特征在于：所述A柱补丁板通过40-50个点焊位焊接在所述A柱上。

3.根据权利要求2所述的一种热冲压成型带补丁板门环，其特征在于：所述A柱补丁板上的点焊位分布于所述A柱补丁板的两侧。

4.根据权利要求3所述的一种热冲压成型带补丁板门环，其特征在于：所述B柱补丁板通过35-45个点焊位焊接在所述B柱上。

5.根据权利要求4所述的一种热冲压成型带补丁板门环，其特征在于，所述B柱补丁板上的点焊位均匀分布于所述B柱补丁板上。

6.根据权利要求5所述的一种热冲压成型带补丁板门环，其特征在于：所述A柱补丁板厚度为1.0-2.5mm。

7.根据权利要求6所述的一种热冲压成型带补丁板门环，其特征在于：所述B柱补丁板厚度为0.8-2.0mm。

8.根据权利要求7所述的一种热冲压成型带补丁板门环，其特征在于：所述A柱补丁板长度为720-790mm，所述B柱补丁板长度为700-770mm。

9.根据权利要求8所述的一种热冲压成型带补丁板门环，其特征在于：所述A柱补丁板为镀铝硅补丁板；所述B柱补丁板为镀铝硅补丁板。

10.根据权利要求9所述的一种热冲压成型带补丁板门环，其特征在于：所述A柱、上边梁、B柱、门槛、H柱通过热冲压一体成型为门环本体。

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