一種變厚度汽車前保險(xiǎn)杠及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車零部件設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域,特別涉及一種變厚度汽車前保險(xiǎn)杠及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在汽車車身前部結(jié)構(gòu)中,前保險(xiǎn)杠在碰撞過程中的吸能特性與車身安全性有著十分重要的關(guān)系。低速碰撞是道路交通安全事故主要的碰撞形式之一,而在城市交通中汽車與其他汽車或物體發(fā)生正面碰撞后,汽車前保險(xiǎn)杠會(huì)隨之收到損害,若其強(qiáng)度不足將會(huì)在碰撞過程中發(fā)生較大變形,從而無(wú)法充分保護(hù)其后方的散熱架及縱梁等零件,造成較大的車身?yè)p傷,為汽車維修帶來(lái)較大的困難,并產(chǎn)生相應(yīng)較大的經(jīng)濟(jì)損失。為降低前保險(xiǎn)杠的變形量保護(hù)車身前部結(jié)構(gòu),通常會(huì)設(shè)計(jì)較強(qiáng)的汽車前保險(xiǎn)杠,采用厚度較大的高強(qiáng)度鋼鐵材料。因此,在汽車前保險(xiǎn)杠的設(shè)計(jì)中既要保證其擁有一定的柔性,起到緩沖和吸能的作用,同時(shí)又具有足夠的強(qiáng)度,以保證在碰撞過程中發(fā)動(dòng)機(jī)艙以及車身主體和乘員的安全。
[0003]而同時(shí)隨著汽車保有量的增加,環(huán)境問題為汽車廠商和汽車用戶所關(guān)注,汽車輕量化是節(jié)能環(huán)保的有效措施,也是汽車技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在汽車前保險(xiǎn)杠上如何實(shí)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)輕量化,同時(shí)保證其在結(jié)構(gòu)剛性及碰撞性能要求成為一大挑戰(zhàn)。
[0004]目前汽車前保險(xiǎn)杠的厚度分布為不變厚度,依據(jù)材料力學(xué)的理論,這種等厚度的梁結(jié)構(gòu)在受力時(shí)結(jié)構(gòu)本體材料對(duì)力學(xué)行為的承受過程中將會(huì)有相當(dāng)部分的材料不會(huì)對(duì)機(jī)構(gòu)的整體力學(xué)性能有貢獻(xiàn),因此,按本案公開的設(shè)計(jì)方案及其制造方法,采用一種新型設(shè)計(jì)原理,成為變厚度分布,達(dá)到結(jié)構(gòu)最佳輕量化效果。
[0005]在目前的汽車車身上,前保險(xiǎn)杠通常采用金屬材料經(jīng)過冷沖壓、輥壓或熱沖壓等方式進(jìn)行加工成U形、B字形以及W形等形式,再與車身縱梁等零件采用螺栓或焊接等方式連接在一起。
[0006]中國(guó)專利公告號(hào)為101965277A的一種前保險(xiǎn)杠梁具有B字形的截面,包括由鋼制的板材制成的梁主體以及由鋁系材料(鋁或者鋁合金)制成的加強(qiáng)板,由于該前保險(xiǎn)杠截面封閉,可以提升其零件剛度。
[0007]中國(guó)專利公告號(hào)為102371957A的前保險(xiǎn)杠加強(qiáng)件由鋁合金擠壓成型,在汽車寬度等厚度延伸,其截面為W形,該前保險(xiǎn)杠加強(qiáng)件包括在車輛的寬度方向上的端部,所述端部連接于在車輛的縱向方向上延伸的連接部件。
[0008]采用以上已公開兩種方案的結(jié)構(gòu)進(jìn)行前保險(xiǎn)杠及其加強(qiáng)梁的設(shè)計(jì),由于碰撞過程中主要變形區(qū)域集中在車身角部,需要對(duì)其兩端位置的抗變形的性能特別關(guān)注。目前大多數(shù)前保險(xiǎn)杠具備不變的截面形狀,其特征會(huì)導(dǎo)致前保險(xiǎn)杠在彎曲、扭轉(zhuǎn)以及壓縮等條件下在縱向方向不有均一的性能,這種不變截面和厚度的前保險(xiǎn)杠相對(duì)本發(fā)明中的前保險(xiǎn)杠,存在重量大、成本高的缺點(diǎn)。同時(shí),這種從車身橫向性能均一不變的前保險(xiǎn)杠上會(huì)產(chǎn)生性能富余,從結(jié)構(gòu)和材料上均為過剩設(shè)計(jì),直接浪費(fèi)原材料的使用量,同時(shí)增加了汽車的自重,不利于節(jié)油的同時(shí),增大了材料使用成本。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種變厚度汽車前保險(xiǎn)杠及其制造方法,通過零件不同厚度設(shè)計(jì)達(dá)到汽車前保險(xiǎn)杠對(duì)碰撞安全性的要求,同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)零件的輕量化設(shè)計(jì)。
[0010]為達(dá)到上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0011]一種變厚度汽車前保險(xiǎn)杠,包括,一前保險(xiǎn)杠本體,其為薄壁結(jié)構(gòu),依次包括本體左段、左過渡段、本體中段、右過渡段、本體右段;左、右吸能盒,分別設(shè)置于所述前保險(xiǎn)杠本體的本體左、右段內(nèi)側(cè)面,將前保險(xiǎn)杠本體與汽車的前縱梁連接在一起;其特征在于,所述本體左、右段為等厚結(jié)構(gòu);所述左、右過渡段為連續(xù)變厚度結(jié)構(gòu),左、右過渡段的厚度自兩端厚區(qū)向本體中段逐漸減??;所述本體中段為等厚結(jié)構(gòu),其厚度為整個(gè)前保險(xiǎn)杠本體最薄。
[0012]優(yōu)選的,所述的本體左、右段的厚度為1.5?3.0毫米。
[0013]優(yōu)選的,所述的本體左、右段長(zhǎng)度為150?400mm。
[0014]優(yōu)選的,所述的本體中段厚度為0.7?2.0毫米。
[0015]優(yōu)選的,所述前保險(xiǎn)杠本體左段、左過渡段、本體中段、右過渡段、本體右段為一體成形結(jié)構(gòu)。
[0016]優(yōu)選的,所述前保險(xiǎn)杠本體結(jié)構(gòu)截面為B字形、W字形或U字形。
[0017]優(yōu)選的,所述前保險(xiǎn)杠本體材質(zhì)為金屬材料。
[0018]優(yōu)選的,所述金屬材料包括高強(qiáng)鋼、鋁合金或鎂合金。
[0019]本發(fā)明變厚度汽車前保險(xiǎn)杠的制造方法,首先,選擇一個(gè)厚度為前保險(xiǎn)杠本體左段厚度1.1倍以上的卷料,通過軋制得到卷料厚度由本體左段厚度過渡到本體中段的厚度,再由本體中段的厚度過渡到本體右段的厚度;由于本體右段的厚度與本體左段厚度一致,在軋制完成本體右段后可以開始下一個(gè)本體左段的軋制,之后由本體左段的厚度過渡到本體中段的厚度,再由本體中段的厚度過渡到本體右段的厚度,由此反復(fù),最終得到一卷符合設(shè)計(jì)要求的變厚度卷料;其中,汽車前保險(xiǎn)杠為左右對(duì)稱的結(jié)構(gòu),左右段厚度相等;前保險(xiǎn)杠本體左、右段的厚度1.5?3.0毫米,中段厚度0.7?2.0毫米;對(duì)所述變厚度卷料在完成軋制工序后,將在連續(xù)剪切線上進(jìn)行剪切,得到一系列厚度變化的變厚度板料;對(duì)所述變厚度板料進(jìn)行成形,形成變厚度前保險(xiǎn)杠本體。
[0020]優(yōu)選的,所述前保險(xiǎn)杠本體左、右過渡段的厚度變化梯度為1:50?1:200,即厚度變化1mm,左、右過渡段的長(zhǎng)度為50?200mmo
[0021]進(jìn)一步,對(duì)所述變厚度板料進(jìn)行成形加工,加工方式為冷沖壓、熱沖壓或輥壓成形。
[0022]通常采用的汽車前保險(xiǎn)杠的組成,通過兩個(gè)吸能盒與兩個(gè)前縱梁,或者直接通過兩個(gè)前縱梁,連接在車身前部形成一個(gè)梁型結(jié)構(gòu),構(gòu)成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、駕駛艙、駕駛員和乘員的保護(hù)機(jī)構(gòu)。前保險(xiǎn)杠面罩一般為塑料件,安裝在前保險(xiǎn)杠骨架的外部,在碰撞中對(duì)行人以及汽車車身起到了保護(hù)作用,該零件不在本發(fā)明的范圍之中;前保險(xiǎn)杠骨架是承擔(dān)碰撞的主體,為本發(fā)明的對(duì)象,在本發(fā)明書中簡(jiǎn)稱前保險(xiǎn)杠。
[0023]由于汽車發(fā)生正面低速碰撞時(shí),大部分的碰撞沖擊來(lái)自于汽車角部。如汽車在角部碰撞過程中無(wú)法承受相應(yīng)沖擊,導(dǎo)致較大變形,就會(huì)導(dǎo)致其后部的散熱架、風(fēng)扇甚至縱梁等零件發(fā)生損傷,提高了汽車碰撞的維修成本。
[0024]因此,為使汽車保險(xiǎn)杠在發(fā)生碰撞的過程中減少車身?yè)p傷,同時(shí)考慮輕量化,在汽車保險(xiǎn)杠中對(duì)兩端進(jìn)行加強(qiáng),中間部位進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)是一種可行的方案。
[0025]本發(fā)明通過軋制技術(shù)制成的板料制作前保險(xiǎn)杠本體,前保險(xiǎn)杠在車身橫向上的不同截面具有不同的厚度分布,從而在車身碰撞關(guān)鍵區(qū)域的車身角部位置前保險(xiǎn)杠具有較大的厚度,由此降低汽車碰撞過程中車身?yè)p傷;同時(shí)將碰撞中非關(guān)鍵區(qū)域的前保險(xiǎn)杠中部設(shè)計(jì)為較小的厚度,從而實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)。這種前保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)不僅能較好地滿足車身碰撞安全性要求,而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,采用連續(xù)變厚度板料制作,可以避免材料厚度和零件數(shù)量上的過度設(shè)計(jì),降低前保險(xiǎn)杠制作成本,且輕量化效果好。
[0026]本發(fā)明的變厚度汽車前保險(xiǎn)杠及制造方法,利用局部結(jié)構(gòu)厚度變化的前保險(xiǎn)杠來(lái)形成結(jié)構(gòu)的柔性和強(qiáng)度的合理結(jié)合,抵抗碰撞沖擊,特別是來(lái)自車輛車身角部的沖擊,并同時(shí)可以降低重量,實(shí)現(xiàn)輕量化。
[0027]本發(fā)明的有益效果:
[0028]1.本發(fā)明的前保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)的薄壁厚度從中部到角部逐漸增大,可以保證前保險(xiǎn)杠的碰撞安全性能可以從中部到角部依次增大,滿足前保險(xiǎn)杠的碰撞安全性要求;
[0029]2.本發(fā)明的前保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)采用柔性軋制變厚度板,表面沒有焊縫引起的厚度突變,其表面質(zhì)量好,連接強(qiáng)度高,材料性能均勻,強(qiáng)度分布連續(xù);
[0030]3.本發(fā)明的前保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)因采用了非等厚的材料設(shè)計(jì),最大程度的減少了材料使用,輕量化效果好;
[0031]4.本發(fā)明的前保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)為一塊板料成型,相比現(xiàn)有部分在角部有加強(qiáng)板的前保險(xiǎn)杠,減少了零件數(shù)量,降低模具成本,減少了焊接工序,可以有效提升生產(chǎn)效率;
[0032]5.采用本發(fā)明的變厚度汽車前保險(xiǎn)杠方案,輕量化效果好,性能突出,綜合成本降低。
【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為本發(fā)明汽車前保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖2為本發(fā)明汽車前保險(xiǎn)杠本體左、右過渡段的示意圖。
[0035]圖3為本發(fā)明汽車前保險(xiǎn)杠制造方法中變厚度板料坯料的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]參見圖1,本發(fā)明的一種變厚度汽車前保險(xiǎn)杠,包括,一前保險(xiǎn)杠本體,其為薄壁結(jié)構(gòu),依次包括本體左段1、左過渡段2