CN219851571U - 一种基于内高压成形的不等厚管状汽车横梁成形机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于内高压成形的不等厚管状汽车横梁成形机构，用于成形不等厚管状汽车横梁,其中A‑B和E‑F段为料厚增厚段，C‑D段为原始料厚段，B‑C和D‑E段为过渡段，不等厚一方面满足了产品不同区域对应的强度和刚度要求，另一方面减轻了零件重量，其技术方案包括如下步骤：首先对原始料厚管坯两端进行扩管及端头增厚，使管坯两端厚度达到增厚要求值，随后对管坯进行压弯和端头锯切，然后对弯管进行预成形，最后进行内高压成形和镭射切割，得到最终不等厚管状横梁。本实用新型在满足横梁强度和刚度要求的前提下，使横梁的壁厚最小化，减轻横梁重量，降低生产成本，同时节能减。

Description

一种基于内高压成形的不等厚管状汽车横梁成形机构

技术领域

本实用新型涉及金属压力加工领域，尤其是涉及汽车横梁多段不等厚加工的领域，具体为一种基于内高压成形的不等厚管状汽车横梁成形机构。

背景技术

汽车轻量化已经成为当今汽车制造领域发展的主要趋势，近年来随着节能减排要求的日益迫切，越来越多的汽车轻量化技术应用于汽车零部件生产，如超高强钢热成形、内高压成形、镁铝合金压铸成形等。

内高压成形技术是以管材作为坯料，通过外管材内部注入一定压力大液体或气体，在管材内部压力及两端所施加的轴向力共同所用下，使管材产生塑性变形从而贴合模具型腔，得到所需几何形状的零件。利用内高压成形的零件具有整体性好，强度与刚度高、无大量焊缝、质量轻、动态响应特性优良，疲劳强度高、碰撞性能优越等特点。

传统的汽车横梁通常是采用多个普通冲压零件焊接而成，这种工艺制成的零件应力集中现象很明显，并且存在大量的焊缝和加工残余量，大大增加车身重量的同时还降低汽车的安全性。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于内高压成形的不等厚管状汽车横梁成形机构，用于解决现有技术的难点。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种基于内高压成形的不等厚管状汽车横梁成形机构，包括：

两端扩管及增厚成型单元，使用压弯模具对原始料厚管坯100进行压弯成形并两端扩管增厚；

端头锯切单元，压弯后的管料两端通过所述端头锯切单元锯切将两端端头齐平；

内高压成型单元，所述预成型管坯通过内高压成型单元制成半成品衡梁；

切割成型单元，所述切割成型单元将半成品横梁进行切割获得横梁产品。

根据优选方案，压弯模具内管料型腔与内高压成型单元的管料型腔相同。

根据优选方案，两端扩管及增厚成型单元包括：

凹模5，所述凹模5上放置原始料厚管坯100；

凸模4，所述凸模4设置在凹模5的正上方，竖直向下压设原始料厚管坯100成型；

左右两侧推头2,3，所述左右两侧推头2,3分别设置在原始料厚管坯100的两端，位于凸模4和凹模5之间，通过油缸驱动左右两侧推头2,3逐渐靠近原始料厚管坯100的两端管口处进行补料增厚。

根据优选方案，内高压成型单元包括：

下基座6，所述下基座6上放置有预成型的管料；

上基座7，所述上基座7设置在下基座6的上方，下行合模施加合模力；

左右两侧密封推头8,9，所述左右两侧密封推头8,9设置在管料两侧的端口处，所述左右两侧密封推头8,9内设置有输入超高压水的入水口；

水平油缸10，所述左右两侧密封推头8,9分别通过置于远离管料一侧的水平油缸10驱动，将左右两侧密封推头8,9封堵在管料两端口处。

根据优选方案，切割成型单元采用镭射切割或在内高压工序进行模内冲孔。

一种基于内高压成形的不等厚管状汽车横梁成形工艺，包括以下步骤：

步骤S1：原始料厚管坯100放入两端扩管及增厚成型单元进行压弯成型，并对原始料厚管坯100两端进行补料增厚；

步骤S2：对经过步骤S1的管坯两端进行锯切，保证端头齐平；

步骤S3：将经过步骤S2的管胚放入内高压成型单元内，模具合模，注入超高压水，形成产成品横梁；

步骤S4：镭射切割横梁两端及产品孔，得到最终不等厚的横梁。

根据优选方案，步骤S1包括：

(1)将原始料厚管坯100放入凹模5型腔中，凸模4下行合模并施加合模力；

(2)左右两侧推头2,3扩管成型：左右两侧推头2,3在油缸作用下进行扩管成形；

(3)补料增厚：左右两侧推头2,3补料端面与原始料厚管坯100两端接触后，左右两侧推头2,3继续前进一定距离进行补料增厚，使管坯两端厚度达到增厚要求值。

根据优选方案，步骤S3包括：

(1)将预成形管坯200放入内高压模具的下基座6；

(2)上基座7下行合模并施加合模力；

(3)往预成形管坯200内快速注入水；

(4)左右两侧密封推头8,9在水平油缸10作用下前进封堵预成形管坯200两端端口；

(5)通过左右两侧密封推头8,9内超高压注水口注入超高压水，使预成形管坯200贴合内高压模具型腔，得到半成品横梁。

根据优选方案，原始料厚管坯100材质可以为碳钢、铝合金及镁合金。

根据优选方案，内高压成形介质可以为液体介质和气体介质。

本实用新型采用内高压成形技术成形的汽车横梁，不仅减轻车身重量，而且还提高的汽车横梁的精度和力学性能；与等壁厚管状汽车横梁相比，不等厚管状汽车横梁在满足汽车横梁不同区域不同强度和刚度要求前提下，使汽车横梁重量最小化，进一步降低车身重量。

下文中将结合附图对实施本实用新型的最优实施例进行更详尽的描述，以便能容易地理解本实用新型的特征和优点。

附图说明

图1显示为本实用新型中基于内高压成形的不等厚管状汽车横梁的结构示意图，其中A-B和E-F段为料厚增厚段，C-D段为原始料厚段，B-C和D-E段为过渡段；

图2显示为本实用新型中基于内高压成形的不等厚管状汽车横梁的尺寸图；

图3显示为本实用新型中关于横梁两端扩管及增厚成形的工装示意图；

图4显示为本实用新型中关于横梁内高压成形的局部工装示意图；

图5显示为本实用新型中关于横梁内高压成形工装示意图；

标号说明

100、原始料厚管坯；

200、预成形管坯；

2，3、左右两侧推头；4、凸模；5、凹模；6、下基座；7、上基座；8，9、左右两侧密封推头；10、水平油缸。

具体实施方式

为了使得本实用新型的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本实用新型具体实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

与附图所展示的实施例相比，本实用新型保护范围内的可行实施方案可以具有更少的部件、具有附图未展示的其他部件、不同的部件、不同地布置的部件或不同连接的部件等。此外，附图中两个或更多个部件可以在单个部件中实现，或者附图中所示的单个部件可以实现为多个分开的部件。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本实用新型提出一种基于内高压成形的不等厚管状汽车横梁成形机构及工艺，用于不等厚管状汽车横梁的生产工艺中，本实用新型对不等厚管的具体类型不做限制，但该A-B和E-F段为料厚增厚段，C-D段为原始料厚段，B-C和D-E段为过渡段的不等厚料管的结构特别适用于基于内高压成形的工艺中。

总体上，本实用新型所提出的基于内高压成形的不等厚管状汽车横梁成形机构及工艺主要包括两端扩管及增厚成型单元、端头锯切单元、内高压成型单元和切割成型单元。其中，可以参见图3-5，其示出了两端扩管及增厚成型单元和内高压成型单元的结构。

在本实施例中，为满足汽车横梁两端强度和刚度要求高，中间相对要求较低的需求，根据附图1所示，横梁A-B和E-F段为料厚增厚段，C-D段为原始料厚段，B-C和D-E段为过渡段。根据附图2所示，管料两端的壁厚为3.5mm，中间部分的管料壁厚为2.6mm，其不等厚在满足横梁不同区域对应不同强度和刚度的要求的前提下，又减小的管状汽车横梁的中间部位料厚，使横梁的壁厚最小，减轻横梁重量，达到车身轻量化的目的，降低生产成本，同时节能减排。

使用原始料厚管坯100作为原材料，原始料厚2.6mm，管径φ94mm。

将原始料厚管坯100放入两端扩管及增厚成型单元内的凹模5上的型腔内，凸模4下行合模并施加合模力，然后左右两侧推头2,3在油缸作用下接触原始料厚管坯100的两端口出，进行朝向模具内侧的假牙，进行扩管成形，在经过长度为120mm的左右两侧推头2,3的形成后，原始料厚管坯100的管径扩成φ97mm；进一步的，左右两侧推头2,3继续朝向管内前进，左右两侧推头2,3的补料端面与管坯1接触后，继续前进60mm进行补料增厚，使管坯两端厚度达到3.5mm。

下一步，以免影响后续内高压成形端头密封，会对经过两端扩管及增厚成型单元预成形的管料进行两端锯切，保证端头齐平的一侧状态；

此外，由于为了能够使得在内高压成型单元内的吻合安装，制成可顺利放入内高压模具型腔，为此凹模5内的型腔是与模具型腔大体相符的预成形管坯200。

如前文所述，预成形管坯200还需要经过内高压成型单元的成形制成半成品横梁，具体的是将预成形管坯200放入内高压模具下基座6的型腔上，上基座7下行合模并施加合模力；此时往预成形管坯200内快速注入水，紧接着左右两侧密封推头8,9在水平油缸10作用下前进封堵预预成形管坯200的两端端口，通过左右两侧密封推头8,9内超高压注水口注入超高压水，进一步的，在本实施例中优选的，内高压成形介质可以为液体介质和气体介质，提高适应性，使预成形管坯200贴合内高压模具型腔，得到半成品横梁。

在此基础上优选的，成品横梁完成后，还需要进一步的镭射切割横梁两端及产品孔，得到最终不等厚的横梁，有效保证横梁的品质；在本实施例中优选的，产品孔位置及大小如果满足内高压模内冲孔要求，也可以不局限于镭射切割，可在内高压工序进行模内冲孔。

需要具体说明的是，原始料厚管坯100的材质采用碳钢、铝合金或镁合金。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种基于内高压成形的不等厚管状汽车横梁成形机构，其特征在于，包括：

两端扩管及增厚成型单元，使用压弯模具对原始料厚管坯(100)进行压弯成形并两端扩管增厚；

端头锯切单元，压弯后的管料两端通过所述端头锯切单元锯切将两端端头齐平；

内高压成型单元，预成型管坯通过所述内高压成型单元制成半成品横梁；

切割成型单元，所述切割成型单元将半成品横梁进行切割获得横梁产品。

2.根据权利要求1所述的基于内高压成形的不等厚管状汽车横梁成形机构，其特征在于，所述压弯模具内管料型腔与内高压成型单元的管料型腔相同。

3.根据权利要求2所述的基于内高压成形的不等厚管状汽车横梁成形机构，其特征在于，所述两端扩管及增厚成型单元包括：

凹模(5)，所述凹模(5)上放置原始料厚管坯(100)；

凸模(4)，所述凸模(4)设置在凹模(5)的正上方，竖直向下压设原始料厚管坯(100)成型；

左右两侧推头(2,3)，所述左右两侧推头(2,3)分别设置在原始料厚管坯(100)的两端，位于凸模(4)和凹模(5)之间，通过油缸驱动左右两侧推头(2,3)逐渐靠近原始料厚管坯(100)的两端管口处进行补料增厚。

4.根据权利要求3所述的基于内高压成形的不等厚管状汽车横梁成形机构，其特征在于，所述始料厚管坯(100)的两端管口处进行补料增厚。

5.根据权利要求3所述的基于内高压成形的不等厚管状汽车横梁成形机构，其特征在于，内高压成型单元包括：

下基座(6)，所述下基座(6)上放置有预成型的管料；

上基座(7)，所述上基座(7)设置在下基座(6)的上方，下行合模施加合模力；

左右两侧密封推头(8,9)，所述左右两侧密封推头(8,9)设置在管料两侧的端口处，所述左右两侧密封推头(8,9)内设置有输入超高压水的入水口；

水平油缸(10)，所述左右两侧密封推头(8,9)分别通过置于远离管料一侧的水平油缸(10)驱动，将左右两侧密封推头(8,9)封堵在管料两端口处。

6.根据权利要求4所述的基于内高压成形的不等厚管状汽车横梁成形机构，其特征在于，所述切割成型单元采用镭射切割或在内高压工序进行模内冲孔。