CN115837557A - 封闭式扭力梁纵臂冲压焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车零部件成型技术领域，具体公开了封闭式扭力梁纵臂冲压焊接工艺，S1、拉延：以冲压拉延方式成型出纵臂的部分产品型面；S2、修边，将多余材料去除，同时将板料边线冲压出斜角；S3、冲压翻边；S4、冲压终成型：采用终成型模具对U型截面的产品直接冲压合拢产品的自由端，终成型模具包括上模和下模，下模与产品拉延部位凹凸配合，上模上设有与设计产品形状配合的型腔，上模的型腔横截面两侧设有引导倾面，终成型模具在合模过程中，产品的自由端的斜角自动沿着上模的型腔边缘贴合移动，直至自由端合拢在型腔的顶部；S5、焊接：在产品的合拢位置进行焊接。本方案用以解决目前采用卷管成型方式成型纵臂存在的纵臂成型效率低的问题。

Description

封闭式扭力梁纵臂冲压焊接工艺

技术领域

本发明涉及汽车零部件成型技术领域，具体涉及封闭式扭力梁纵臂冲压焊接工艺。

背景技术

汽车扭力梁因具有结构简单、调节维修方便、制造简单以及为车辆后排和后备箱腾出较大的空间而广受欢迎，在目前的汽车扭力梁中最为主流的是横梁带有封闭截面的封闭式扭力梁。

封闭式扭力粱包括横梁和横梁两侧的纵臂，随着横梁制作工艺的越发成熟，纵臂也逐渐开始推广封闭式的纵臂，现有的封闭式纵臂既有采用冲压成型后将纵臂的左右冲压件焊接成封闭结构的形式(成型快速，但是产生的废料多)，也有采用板材经拉延后卷管合拢成型的方式(材料经过拉延成型，无需设置过多的冲压余量，故而板材利用率提高)，卷管成型后，纵臂的合拢位置以焊接方式进行封闭，但是现有技术中，针对纵臂的卷管合拢成型需要在拉延后经多个模具逐渐冲压整形，比如先冲压拉延成U型，然后使得U型的两个自由端通过多个模具逐渐将自由端向内卷才能使得板材成型后的形状构造达到设计要求，这种成型方式因模具使用较多，极大降低了纵臂的成型效率。

发明内容

本发明意在提供封闭式扭力梁纵臂冲压焊接工艺，以解决目前采用卷管成型方式成型纵臂存在的纵臂成型效率低的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

封闭式扭力梁纵臂冲压焊接工艺，包括如下工艺步骤：

S1、拉延：以冲压拉延方式成型出纵臂的部分产品型面，此时的产品拉延部分的截面呈U型；

S2、修边：对完成S1的板材进行冲压修边，将多余材料去除，同时修边时将板料边线冲压出斜角；

S3、冲压翻边：将板材未拉延部分进行冲压翻边，此时的产品截面呈U型；

S4、冲压终成型：采用终成型模具对U型截面的产品直接冲压合拢产品的自由端，终成型模具包括上模和下模，下模与产品拉延部位凹凸配合，上模上设有与设计产品形状配合的型腔，上模的型腔横截面两侧设有引导倾面，终成型模具在合模时，上模向下压的过程中，产品的自由端的斜角自动沿着上模的型腔边缘贴合移动，直至产品的两个自由端合拢在型腔的顶部；

S5、焊接：在产品的合拢位置进行焊接。

本方案的原理及优点是：采用本方案时，通过一次冲压拉延即完成了产品部分型面的成型，剩余部分经过修边修出多余板料后，经过冲压翻边后即直接通过终成型模具完成产品剩余型面的成型，在终成型前可以无需对产品的自由端逐步整形，而是产品自身边线存在的斜角引导整个产品自由端自动贴着上模的型腔表面移动，而即便产品自由端因冲压后存在回弹情况，产品的自由端边线在接触引导倾面后也会向型腔靠拢，最终贴在型腔表面，完成终成型；可见本方案相比现有技术，无需设置多个模具对产品的自由端进行多次整形内卷，大大降低了成型的效率。

优选的，作为一种改进，所述步骤S1拉延时，在一块板料上同时对两个纵臂进行拉延，拉延时两个纵臂结构对称，还包括步骤S6，将焊接完成的产品切割成两个纵臂。

有益效果：采用本方案时，每次成型时都直接成型出了扭力梁需要的两个纵臂，进一步提高了纵臂的生产效率，且同一扭力梁上两个纵臂采用相同模具同时进行成型，确保了同一扭力梁下的两个纵臂的质量一致性，有利于提高扭力梁的质量。

优选的，作为一种改进，所述纵臂包括套管搭接段、中间变截面段和端部定截面段，中间变截面段的最大截面面积>端部定截面段的截面面积>套管搭接段的最大截面面积；拉延成型的两个纵臂的端部定截面段连接成一体，焊接后切割产品时，通过在端部定截面段切割出两个纵臂。

有益效果：采用本方案时，在保证两个纵臂同时生产提高生产效率的同时，还通过对纵臂的形状设计，使得冲压终成型的产品呈弓箭形，成型后的产品属于两端形状尺寸最小(两端均为套管搭接段)、中间形状尺寸次之(两个端部定截面段)，即两个中间变截面段均位于两个小尺寸之间，保证了冲压成型后中间变截面段的形变受到两端小尺寸形状的约束，而纵臂端部因尺寸小且基本无变截面，故而形状尺寸在成型后即非常稳定，故而大大提高了原本形状构造难以控制的中间变截面段的尺寸和精度，确保了冲压成型后的整体产品的尺寸精度和形状精度，此外，因纵臂的中间变截面段的形变受到限制而不易产生形变也降低了后续焊接时对焊接辅助工装的设计要求，有利于焊接辅助工装的简化。

优选的，作为一种改进，所述步骤S1中，在进行拉延时，在板材上拉延出拉延凸起，拉延凸起位于定截面段的宽度方向两侧。

有益效果：采用本方案时，因拉延后的产品在纵臂的轴向呈弓箭形，且两个纵臂成型时的尺寸较小的端部定截面段位于拉延的中部，拉延中部往两端延伸均为截面逐渐变大的中间变截面段，使得拉延后的端部定截面段容易存在起皱的情况，本方案通过对拉延凸起的设置，使得拉延过程中，通过拉延凸起限制板料拉伸时的材料流动，阻碍了端部定截面段的拉伸速度，确保了端部定截面段的均匀拉伸而不起皱。

优选的，作为一种改进，所述步骤S2中根据步骤S4终成型后的合拢缝隙的变化情况对修边的边线进行尺寸补偿，针对合拢后缝隙大的位置增加对应截面的周长而缝隙小的位置减小对应截面的周长。

有益效果：因合拢位置的缝隙大小情况对焊缝质量影响极大，缝隙均匀且宽度合格的缝隙是焊接质量保障的基础，本方案通过在修边时进行的边线补偿确保终成型后的合拢缝隙满足焊接要求，而无需对终成型后的产品进行整形，减少了生产工序，有利于减员提效。

优选的，作为一种改进，所述步骤S5中，从产品的两个端部向纵臂内部插入定位件，产品的合拢缝隙位于最顶部，在纵臂的套管搭接段与中部变截面段的相交过渡位置设置第一压紧块，第一压紧块正对定位件；在产品中部设置第二压紧块，第一压紧块和第二压紧块均从上往下压紧产品。

有益效果：采用本方案时，通过两端定位件以插入产品内部的方式对产品进行位置限定，同时通过第一压紧块和第二压紧块的设置，来限制焊接后因焊接热影响带来的变形，确保焊接质量和焊后产品的尺寸精度、形状精度。

优选的，作为一种改进，所述步骤S1中拉延的端部定截面段长度比纵臂设计尺寸长至少5mm，形成中部的加工余量，步骤S5中，焊接时，先在两个纵臂的连接位置中部进行点焊或者焊接小段，焊接小段的长度小于加工余量的长度，然后再分别从套管搭接段开始进行连续焊接。

有益效果：本方案在拉延时即设计产品的加工余量，进而方便在两个纵臂均连续焊接后，将两个纵臂的对接端的加工余量切割掉，而被切割的加工余量部分正好是焊接时两个纵臂连接的部分，通过将该不能连续焊接的部分直接切除的方式确保了单个纵臂上有连续的均匀焊缝，又降低了对焊接的要求。

优选的，作为一种改进，所述步骤S6中采用激光切割方式切割纵臂，在每一个纵臂的中间变截面段切割出减震安装孔；还包括步骤S7-焊接减震安装支架，减震安装支架固定套装在减震安装孔内，减震安装支架贯穿纵臂。

有益效果：本方案通过在纵臂上焊接贯穿纵臂的减震安装支架，使得减震安装支架既方便了对减震器的安装，同时使得减震安装支架与纵臂的连接强度更高，除此之外，还通过减震安装支架的设置，相当于在管状的纵臂上加工了加强筋，大大提高了纵臂的刚度和强度。

优选的，作为一种改进，还包括在步骤S7完成后，在纵臂的端部定截面段内焊接加强板。

有益效果：本方案通过加强板的设置，使得纵臂的强度和侧向刚度进一步提高，尤其在减震安装板与加强板之间安装轮毂支架后，轮毂支架和弹簧托盘支架都是在汽车车轮受力后的直接传力点，来自车轮的力都将作用在纵臂上，本方案的加强板配合减震安装板的设置，使得纵臂在安装轮毂支架和弹簧托盘支架的位置上强度更大，有利于延长扭力梁的使用寿命。

附图说明

图1为本发明成型的扭力梁纵臂在焊接套管、弹簧托盘支架和轮毂支架后的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的截面剖视图。

图4为本发明的纵臂与横梁连接后的结构示意图。

图5为本发明的工艺流程图。

图6为本发明工艺步骤S4终成型模具的结构示意图。

图7为本发明焊接时的定位件、第一压紧块、第二压紧块的位置布置示意图。

图8为本发明实施例的压紧块、限位块与纵臂截面的位置关系示意图。

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：套管搭接段1、中间变截面段2、端部定截面段3、减震安装孔20、减震安装板4、加强板5。

实施例基本如附图1至图8所示，封闭式扭力梁纵臂冲压焊接工艺，成型后的纵臂结构如图1至图3所示，纵臂与横梁连接后的扭力梁结构如图4所示，纵臂包括套管搭接段1、中间变截面段2和端部定截面段3，中间变截面段2的最大截面面积>端部定截面段3的截面面积>套管搭接段1的最大截面面积。本实施例成型的纵臂采用的板材为材料厚度在2.2-3.2mm的高强度钢,如CP800钢。

结合图5至图8，纵臂的成型工艺如下：

S1、拉延：以冲压拉延方式成型出纵臂靠近横梁侧的型面，此时的纵臂拉延部分的截面呈U型；该过程中在一块板料上同时对两个纵臂进行拉延，拉延时两个纵臂结构对称，两个纵臂的端部定截面段3连接成一体，也即形成连体纵臂；为使得连体纵臂在截面尺寸较小的端部定位截面段不出现起皱的情况，在板材上同时拉延出拉延凸起，拉延凸起位于定截面段的宽度方向两侧；拉延的端部定截面段3长度比纵臂设计尺寸长至少5mm，形成连体纵臂中部的加工余量；连体纵臂的拉延部分在长度方向上呈弓箭形。

S2、修边：对完成S1的板材进行冲压修边，将多余材料去除，同时修边时将板料边线冲压出斜角；该步骤中根据步骤S4终成型后的合拢缝隙的变化情况对修边的边线进行尺寸补偿，针对合拢后缝隙大的位置增加对应截面的周长而缝隙小的位置或存在搭接的位置减小对应截面的周长，确保后续合拢后缝隙宽度均匀。

S3、冲压翻边：将板材未拉延部分进行冲压翻边，此时的产品截面呈U型。

S4、冲压终成型：采用终成型模具对U型截面的产品直接冲压合拢产品的自由端，结合图6，终成型模具包括上模和下模，下模与纵臂拉延部位凹凸配合，上模上设有与设计的连体纵臂形状配合的型腔，上模的型腔横截面两侧设有引导倾面，终成型模具在合模时，上模向下压的过程中，连体纵臂自由端的斜角自动沿着上模的型腔边缘贴合移动，直至纵臂的两个自由端合拢在型腔的顶部。合拢后的缝隙由斜角配合呈现V型坡口，方便后续焊接；成型后的连体纵臂呈弓箭形。

S5、焊接：在产品的合拢位置进行焊接；具体焊接时，结合图7和图8，在焊接前，先从产品的两个端部向纵臂内部插入定位件，使得产品的合拢缝隙位于最顶部，在纵臂的套管搭接段1与中部变截面段的相交过渡位置设置第一压紧块，第一压紧块正对定位件；在产品中部设置第二压紧块，第一压紧块和第二压紧块均从上往下压紧产品，本实施例带动第一压紧块和第二压紧块压紧纵臂的动力可以来源于带有杠杆体的杠杆气缸，以方便两个压紧块以摆动方式靠近产品并压紧产品，方便产品焊接前后的取出和放入。此外，为了保证焊接过程中产品变形不会超过设计要求，在产品的宽度方向两侧设置限位块。

焊接时，先在两个纵臂的连接位置中部进行点焊或者焊接小段，焊接小段的长度小于加工余量的长度，然后再分别从套管搭接段1开始进行连续焊接。

S6、切割：对焊接完成的连体纵臂进行激光切割，先在连体纵臂的每个纵臂上切割掉多余料(包括减震安装孔20、套管安装的端面切割以及其他工艺孔、定位孔等)，然后对连体纵臂从中部进行切割，得到两个具有连续焊缝的单独纵臂成品。

S7、焊接减震安装支架，减震安装支架通过焊接方式固定套装在减震安装孔20内，减震安装支架贯穿纵臂；在纵臂的端部定截面段3内焊接加强板5，加强板5与减震安装板4之间的纵臂长度能够安装轮毂支架；之后在焊接轮毂支架。

采用上述工艺步骤生产纵臂时，不仅每次成型都完成了两个纵臂的加工，且每次成型的步骤简单，一次拉延、一次冲压翻边、一次终冲压成型即完成了纵臂的卷圆成型，而通过一次夹具工装定位即完成了两个纵臂在焊接前的固定，整个工艺过程工序少、耗时短、模具简单，极大提高了制作的效率，同时还配合对纵臂的特殊形状构造设计，使得成型后产品质量高。

而在纵臂上安装减震安装板4和加强板5，相当于在管状的纵臂上加工了两处加强筋，大大提高了纵臂的刚度和强度，有利于延长扭力梁的使用寿命。

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 (9)

1.封闭式扭力梁纵臂冲压焊接工艺，其特征在于，包括如下工艺步骤：

S1、拉延：以冲压拉延方式成型出纵臂的部分产品型面，此时的产品拉延部分的截面呈U型；

S2、修边：对完成S1的板材进行冲压修边，将多余材料去除，同时修边时将板料边线冲压出斜角；

S3、冲压翻边：将板材未拉延部分进行冲压翻边，此时的产品截面呈U型；

S4、冲压终成型：采用终成型模具对U型截面的产品直接冲压合拢产品的自由端，终成型模具包括上模和下模，下模与产品拉延部位凹凸配合，上模上设有与设计产品形状配合的型腔，上模的型腔横截面两侧设有引导倾面，终成型模具在合模时，上模向下压的过程中，产品的自由端的斜角自动沿着上模的型腔边缘贴合移动，直至产品的两个自由端合拢在型腔的顶部；

S5、焊接：在产品的合拢位置进行焊接。

2.根据权利要求1所述的封闭式扭力梁纵臂冲压焊接工艺，其特征在于：所述步骤S1拉延时，在一块板料上同时对两个纵臂进行拉延，拉延时两个纵臂结构对称，还包括步骤S6，将焊接完成的产品切割成两个纵臂。

3.根据权利要求2所述的封闭式扭力梁纵臂冲压焊接工艺，其特征在于：所述纵臂包括套管搭接段、中间变截面段和端部定截面段，中间变截面段的最大截面面积>端部定截面段的截面面积>套管搭接段的最大截面面积；拉延成型的两个纵臂的端部定截面段连接成一体，焊接后切割产品时，通过在端部定截面段切割出两个纵臂。

4.根据权利要求3所述的封闭式扭力梁纵臂冲压焊接工艺，其特征在于：所述步骤S1中，在进行拉延时，在板材上拉延出拉延凸起，拉延凸起位于定截面段的宽度方向两侧。

5.根据权利要求3所述的封闭式扭力梁纵臂冲压焊接工艺，其特征在于：所述步骤S2中根据步骤S4终成型后的合拢缝隙的变化情况对修边的边线进行尺寸补偿，针对合拢后缝隙大的位置增加对应截面的周长而缝隙小的位置减小对应截面的周长。

6.根据权利要求5所述的封闭式扭力梁纵臂冲压焊接工艺，其特征在于：所述步骤S5中，从产品的两个端部向纵臂内部插入定位件，产品的合拢缝隙位于最顶部，在纵臂的套管搭接段与中部变截面段的相交过渡位置设置第一压紧块，第一压紧块正对定位件；在产品中部设置第二压紧块，第一压紧块和第二压紧块均从上往下压紧产品。

7.根据权利要求6所述的封闭式扭力梁纵臂冲压焊接工艺，其特征在于：所述步骤S1中拉延的端部定截面段长度比纵臂设计尺寸长至少5mm，形成中部的加工余量，步骤S5中，焊接时，先在两个纵臂的连接位置中部进行点焊或者焊接小段，焊接小段的长度小于加工余量的长度，然后再分别从套管搭接段开始进行连续焊接。

8.根据权利要求7所述的封闭式扭力梁纵臂冲压焊接工艺，其特征在于：所述步骤S6中采用激光切割方式切割纵臂，在每一个纵臂的中间变截面段切割出减震安装孔；还包括步骤S7-焊接减震安装支架，减震安装支架固定套装在减震安装孔内，减震安装支架贯穿纵臂。

9.根据权利要求8所述的封闭式扭力梁纵臂冲压焊接工艺，其特征在于：还包括在步骤S7完成后，在纵臂的端部定截面段内焊接加强板。

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