專利名稱：對接閉合截面空心結構元件的制作方法
對接閉合截面空心結構元件
背景技術：
從閉合截面空心元件中制造車輛結構元件,例如電動車廂軌道、懸掛控制臂或懸掛副車架梁是有利的，它采用傳統(tǒng)的蛤殼式構造，但消除了現(xiàn)有技術中的搭接接頭。已經證明，可用于大體積的應用，例如那些由汽車工業(yè)所決定的應用。鈑金沖壓成型是制造結構組件的最經濟的方法。目前，幾乎每種車輛都是采用沖壓成型技術從鋁材或鋼材沖壓件幾乎整體制造車身結構和選擇的副車架構造。無論需要怎樣的閉合截面空心元件，這些元件總體上是從兩個沖壓形成的開放截面鈑金組件來構造的，采用以下方式制成蛤殼式構造搭接截面以便形成合適的角式焊接接頭，或者使凸緣突出以便提供雙材料點焊接頭。本發(fā)明的首要目的是消除在蛤殼式閉合截面空心元件內與搭接接頭或凸緣式接頭相關的多余的材料。焊接接頭的最有效形式是對接方式，在這樣的接頭中，兩個結構上可接合的組件 沿著切線界面以它們的開放邊緣相接觸，以致不會有材料的重疊。然后，這種對接接頭可采用MIG、TIG、弧形器、激光器或類似裝置而被焊接，產生這兩個組件的連續(xù)的結構聯(lián)接。這種焊接的對接接頭的質量對于在兩個組件之間的縫隙以及這兩個組件的材料的厚度差異極為敏感。該厚度差異可在設計過程中通過校準說明書來進行控制。在兩個組件之間的縫隙是取決于制造工藝能力。當這兩個組件是從沖壓鈑金采用沖壓成型技術構建時，其開放邊緣不能被產生零縫隙的接口界面，因為在工藝過程中的限制。因為這個原因，沖壓成型的蛤殼式構造采用搭接截面以便形成合適的角式焊接接頭，或者使凸緣突出以便提供雙材料點焊接頭。

發(fā)明內容
對于兩個金屬組件的在結構上的連續(xù)聯(lián)接的最有效的工藝是激光焊接，因為激光焊接產生壁其他焊接技術顯著更低的熱量。激光焊接也總體上不需要填料材料，并具有顯著更快的應用速度。然而，激光焊接在對接接頭的縫隙上需要比其他焊接技術更緊密的容許公差，因此它通常只應用于搭接材料構造。從兩個沖壓成形開放截面鈑金組件構建、通過在這些組件之間的接口處的對接接頭采用激光焊接形成的蛤殼式結構聯(lián)接的閉合截面空心元件可提供比現(xiàn)有技術的構造在重量和成本上的顯著優(yōu)勢。在本發(fā)明的一個具體實施例中，閉合截面空心元件是由上薄金屬片鈑金沖壓組件與下薄金屬片鈑金沖壓組件構造而成；該上薄金屬片鈑金沖壓組件具有采用沖壓成形技術制造的開放截面，并被配置為帶有兩個主要的平行的下固立接口凸緣；該下薄金屬片鈑金沖壓組件具有采用沖壓成形技術制造的開放截面，并被配置為帶有兩個主要的平行的上固立接口凸緣。在沖壓成形后，所述上薄金屬片鈑金沖壓組件與下薄金屬片鈑金沖壓組件是由專用固定裝置被剛性地保持為尺度一致，且所述上固立接口凸緣和下固立接口凸緣是采用五軸激光切割來補充修整的。該固定裝置便于所述上薄金屬片鈑金沖壓組件和下薄金屬片鈑金沖壓組件的移動造成沿著它們的整體接口以零縫隙的方式相互接觸，同時連續(xù)地剛性被保持這些組件為尺度一致。然后，所述上薄金屬片鈑金沖壓組件與下薄金屬片鈑金沖壓組件是通過連續(xù)激光對接焊接沿著零縫隙接口在結構上聯(lián)接的，同時被剛性地保持在固定裝置內。因為這些組件是被剛性地保持為尺度一致，而且在相同的固定裝置內進行五軸修整操作，零縫隙接口被完全保持，高質量激光焊接的接頭沒有多余的材料重疊，產生非常小的熱效應，并獲得高的處理速度。結果是制成一個具有可變橫截面的連續(xù)空心結構元件，具有高度的尺度完整性，因為一旦這兩個薄金屬片鈑金沖壓組件是在結構上聯(lián)接時，這些組件互相保持為尺度一致，一旦從所述固定裝置內移除時，因而消除材料彈性震動效應，并消除在個別組件上形成的誤差。以這種方式制成高效的閉合截面空心元件，它采用比同等結構的搭接或凸緣蛤殼式結構更少的材料，因而獲得更輕的重量和更低的制造成本。此外，本發(fā)明所述的閉合截面空心元件可以成本經濟的沖壓成形工具來構造，因為不再需要高度精確的薄金屬片鈑金沖壓組件，而所述固定裝置在修整和焊接過程中提供所需要的尺度公差。本發(fā)明所述的閉合截面空心元件的另一個優(yōu)點是它的橫截面面積可以是沿著它的長度有較大變化的，相對于傳統(tǒng)的閉合截面，例如由輥軋成形法、吹氣成形法或液壓成形法產生的非重疊的接頭裝置，本發(fā)明具有更高的比率。


圖I是本發(fā)明所述的閉合截面空心元件的立體示意圖。圖2是本發(fā)明所述的閉合截面空心元件的爆炸分解圖。圖3是本發(fā)明所述的閉合截面空心元件部分安裝在專用的固定裝置內的立體示意圖。圖4是帶有本發(fā)明所述的閉合截面空心元件的完全安裝和修整的組件的專用固定裝置的立體示意圖。圖5是帶有本發(fā)明所述的閉合截面空心元件在激光焊接過程中完全安裝的組件的專用固定裝置的立體示意圖。圖6是本發(fā)明所述的閉合截面空心元件的一個應用的立體示意圖。圖7是本發(fā)明所述的閉合截面空心元件的進一步應用的立體示意圖。圖8是本發(fā)明所述的閉合截面空心元件的另一個應用的立體示意圖。
具體實施例方式參考圖I和圖2，一個閉合截面空心元件(I)是由一個上薄金屬片鈑金沖壓組件(10)與一個下薄金屬片鈑金沖壓組件(20)構造而成。這兩個薄金屬片鈑金沖壓組件都是這樣制造的通過將平的鐵、鋁或其他合適金屬或合金的薄片沖壓成形為所需要的開放截面形狀，該形狀是由最終應用的結構和包裝需要來規(guī)定的。該上薄金屬片鈑金沖壓組件(10)是被配置為帶有兩個主要的平行的下固立接口凸緣(12)和(14)。正如圖I和圖2所示的非限制性實施例，下薄金屬片鈑金沖壓組件(20)是被配置為帶有兩個主要的平行的上固立 接口凸緣(22)和(24)。上薄金屬片鈑金沖壓組件(10)的下固立接口凸緣(12)和(14)是在沖壓成形后由五軸激光修整而產生高度精確的接口邊緣(16)和(18)。下薄金屬片鈑金沖壓組件(20)的上固立接口凸緣(22)和(24)是在沖壓成形后由五軸激光修整而產生高度精確的接口邊緣(26)和(28)。接口邊緣(16)、(18)、(26)和(28)都是在單獨操作過程中通過五軸激光來進行補充修整的，同時上薄金屬片鈑金沖壓組件(10)與下薄金屬片鈑金沖壓組件(20)都是由專用固定裝置剛性地保持為尺度一致。在這種方式下，上固立接口凸緣
(22)和(24)的接口邊緣(26)和(28)與下固立接口凸緣(12)和(14)的接口邊緣(16)和(18)都是被配置為緊密配合，具有零縫隙。這個零縫隙接口(也被稱為“接口 ”)便于形成高質量激光焊接的對接接頭(30)，該接頭在結構上聯(lián)接上薄金屬片鈑金沖壓組件(10)與下薄金屬片鈑金沖壓組件(20)，一致產生一個可變橫截面的連續(xù)空心結構元件(I)。圖3顯示了專用固定裝置(40)的一個非限制性實施例，該固定裝置被配置為剛性地保持所述上薄金屬片鈑金沖壓組件(10)與下薄金屬片鈑金沖壓組件(20)，在安裝在所述專用固定裝置(40)內之前所示的薄金屬片鈑金沖壓組件由間隔墊塊(42)保持在預設的距離。圖4顯示了帶有所述上薄金屬片鈑金沖壓組件(10)與下薄 金屬片鈑金沖壓組件(20)的專用固定裝置(40)，這些組件完全安裝在固定裝置(40)內，接口邊緣(16)、(18)、(26)和
(28)已經通過五軸激光器補充修整好。該圖顯示，包含不精確形成的邊緣(54)和(56)的廢料(50)和(52)已經從接口凸緣(12)、(14、(22)和(24)上分離。圖5顯示了已撤消間隔墊塊(42)的專用固定裝置(40)，使所述上薄金屬片鈑金沖壓組件(10)與下薄金屬片鈑金沖壓組件(20)沿著它們之前的激光修整的接口邊緣(16)、(18 )、( 26 )和(28 )形成互相接觸，產生零縫隙情形。該圖顯示一束激光束(60 )沿著整個零縫隙完成對接接頭(30)的焊接，以致制成可變橫截面的連續(xù)空心結構元件(I)。圖6顯示了車輛懸掛控制臂(70)的一個非限制性實施例，該汽車懸掛控制臂(70)被配置為采用前面所述的制造技術由一個可變橫截面的閉合截面空心結構元件來構建。圖7顯示了車輛電動車廂軌道(72)的一個非限制性實施例，該車輛電動車廂軌道
(72)被配置為采用前面所述的制造技術由一個可變橫截面的閉合截面空心結構元件來構建。圖8顯示了車輛懸掛副車架梁(74)的一個非限制性實施例，該車輛懸掛副車架
(74)被配置為采用前面所述的制造技術由四個可變橫截面的閉合截面空心結構元件來構建。
權利要求
1.一種從薄金屬片鈑金形成的閉合截面空心元件，包括 上薄金屬片鈑金沖壓組件，具有采用沖壓成形技術制造的開放截面，并被配置為帶有兩個主要的平行的下固立接口凸緣； 下薄金屬片鈑金沖壓組件，具有采用沖壓成形技術制造的開放截面，并被配置為帶有兩個主要的平行的上固立接口凸緣； 所述上固立接口凸緣和下固立接口凸緣是在沖壓成形后補充修整的，以致沿著在所述上薄金屬片鈑金沖壓組件與下薄金屬片鈑金沖壓組件之間的接口互相接觸，所述接口是可操作地被配置為在所述上薄金屬片鈑金沖壓組件與下薄金屬片鈑金沖壓組件之間的對接焊接結構聯(lián)接接頭，因而制成可變的橫截面的連續(xù)空心結構元件。
2.根據(jù)權利要求I所述的閉合截面空心元件，其特征在于所述上薄金屬片鈑金沖壓組件的下固立接口凸緣與所述下薄金屬片鈑金沖壓組件的上固立接口凸緣是采用五軸激 光切割來補充修整的。
3.根據(jù)權利要求I所述的閉合截面空心元件，其特征在于所述上薄金屬片鈑金沖壓組件與下薄金屬片鈑金沖壓組件是通過連續(xù)激光對接焊接而沿著接口在結構上聯(lián)接的。
4.根據(jù)權利要求2所述的閉合截面空心元件，其特征在于所述上薄金屬片鈑金沖壓組件與下薄金屬片鈑金沖壓組件是被剛性地保持為尺度一致，同時所述上固立接口凸緣和下固立接口凸緣是采用五軸激光切割來補充修整的。
5.根據(jù)權利要求3所述的閉合截面空心元件，其特征在于所述上薄金屬片鈑金沖壓組件與下薄金屬片鈑金沖壓組件是被剛性地保持為尺度一致，同時這些組件是通過連續(xù)激光對接焊接而沿著接口在結構上聯(lián)接的。
6.一種從薄金屬片鈑金形成的閉合截面空心元件，包括 上薄金屬片鈑金沖壓組件，具有適合采用沖壓成形技術而被制造的開放截面，且該組件被配置為帶有兩個主要的平行的下固立接口凸緣； 下薄金屬片鈑金沖壓組件，具有采用沖壓成形技術制造的開放截面，并被配置為帶有兩個主要的平行的上固立接口凸緣； 所述上薄金屬片鈑金沖壓組件與所述下薄金屬片鈑金沖壓組件是可操作地被配置為被剛性地保持為尺度一致，同時上固立接口凸緣與下固立接口凸緣是在沖壓成形后采用五軸激光切割來補充修整的，以致沿著這些組件的整體接口互相接觸； 所述上薄金屬片鈑金沖壓組件與所述下薄金屬片鈑金沖壓組件是可操作地被配置為被剛性地保持為尺度一致，同時沿著這些組件的接口通過連續(xù)激光對接焊接在結構上聯(lián)接，因而制成可變的橫截面的連續(xù)空心結構元件。
7.根據(jù)權利要求6所述的閉合截面空心元件，其特征在于所述上薄金屬片鈑金沖壓組件與所述下薄金屬片鈑金沖壓組件是可操作地被配置為用作車輛懸掛控制臂。
8.根據(jù)權利要求6所述的閉合截面空心元件，其特征在于所述上薄金屬片鈑金沖壓組件與所述下薄金屬片鈑金沖壓組件是可操作地被配置為用作車輛電動車廂軌道。
9.根據(jù)權利要求6所述的閉合截面空心元件，其特征在于所述上薄金屬片鈑金沖壓組件與所述下薄金屬片鈑金沖壓組件是可操作地被配置為用作車輛懸掛副車架梁。
全文摘要
本發(fā)明提供了從閉合截面空心元件制成的車輛結構部件，它采用傳統(tǒng)的蛤殼式構造，但消除了現(xiàn)有技術中的搭接接頭。已經證明，可用于大體積的應用，例如那些由汽車工業(yè)所決定的應用。鈑金沖壓成型是制造結構組件的最經濟的方法。本發(fā)明消除了在蛤殼式閉合截面空心元件內與搭接接頭或凸緣式接頭相關的多余的材料，因而減輕了重量和降低了成本。
文檔編號B23K26/00GK102652068SQ201080057190
公開日2012年8月29日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權日2009年12月17日
發(fā)明者魯?shù)婪颉じ耵敳?申請人:美提瑪提科帕騰口有限責任公司