一種變厚度汽車頂蓋后橫梁及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車零部件設(shè)計和制造領(lǐng)域，特別涉及一種變厚度汽車頂蓋后橫梁及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車頂蓋后橫梁應(yīng)用于兩廂或者三廂乘用車上，其結(jié)構(gòu)和強度要求有所不同。與三廂車相比，為了保證后備箱空間、行李堆放方便性等，在結(jié)構(gòu)上兩廂車少了鈑金件焊接總成擱物板，但會容易造成整車扭轉(zhuǎn)剛度不足，模態(tài)低。因此，通常采用增強頂蓋后橫梁本身的結(jié)構(gòu)性能以及增強頂蓋后橫梁與側(cè)圍后部之間的連接處結(jié)構(gòu)強度，來提高兩廂乘用車車身結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度，同時還要加強背門鉸鏈安裝點的結(jié)構(gòu)設(shè)計，即在頂蓋后橫梁的兩端處各加一加強板，保證其強度和剛性較高。因此，如何提升兩廂車頂蓋后橫梁結(jié)構(gòu)強度是面臨的技術(shù)難題。
[0003]而同時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。在汽車頂蓋后橫梁上如何實現(xiàn)其結(jié)構(gòu)輕量化，同時保證其在結(jié)構(gòu)剛性及碰撞性能要求成為一大挑戰(zhàn)。
[0004]頂蓋后橫梁在兩廂車車身結(jié)構(gòu)中扮演著重要的角色，它不但對車身的上車體的扭轉(zhuǎn)起到很重要的作用，還起到支撐背門、承受背門氣壓支撐桿的壓力等作用，同時，對防止背門下掉、背門框開裂的現(xiàn)象起到關(guān)鍵的作用。如果僅靠頂蓋橫梁單個零件的強度和剛度是遠遠不夠的，通常做法是增加加強件即頂蓋后橫梁內(nèi)板與它焊接形成一定的空腔結(jié)構(gòu)，再與頂蓋相焊接，并一起承受相應(yīng)的重力和力矩。
[0005]中國專利公告號CN200810070397公開了一種竹節(jié)空腔式頂蓋后橫梁總成結(jié)構(gòu)用以提高整車的扭轉(zhuǎn)剛度及模態(tài)以及提高背門鉸鏈車體安裝點的剛度。其通過截面為L形的頂蓋橫梁內(nèi)板和截面為L形的帝國你該后橫梁外板相對合圍成一長條型空腔結(jié)構(gòu)，并在空腔兩端焊接有鉸鏈安裝支架，提高背門鉸鏈安裝點強度和剛性，最終形成三段竹節(jié)式的空腔結(jié)構(gòu)。
[0006]中國專利公告號CN201320623424公開一種兩廂乘用車車身的頂蓋后橫梁，既能提高頂蓋后橫梁與側(cè)圍的接頭處結(jié)構(gòu)強度，又能加強背門鉸鏈安裝點強度，還能達到輕量化的要求。其頂蓋后橫梁為頂蓋后橫梁內(nèi)板和頂蓋后橫梁外板的焊接合件，其中外板的兩端長于內(nèi)板，由頂蓋后橫梁外板中板及對稱地設(shè)置在頂蓋后橫梁外板中段兩端的頂蓋后橫梁外板左段和頂蓋后橫梁外板右段兩端結(jié)構(gòu)對稱，材料和厚度一致，中段和兩端段通過激光焊接形成激光拼焊板。
[0007]采用上述等已公開的結(jié)構(gòu)進行頂蓋后橫梁的設(shè)計，雖然考慮了頂蓋后橫梁的受載特點并進行了局部強化，但均不能最大限度的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的輕量化，不利于節(jié)油的同時，增大了材料使用成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種變厚度汽車頂蓋后橫梁設(shè)計方法及其制造方法，不僅能較好地滿足頂蓋后橫梁整體強度以及安裝點剛度、強度要求，而且結(jié)構(gòu)簡單，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)量上的過渡設(shè)計，降低頂蓋后橫梁制作成本，且輕量化效果好。
[0009]為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0010]一種變厚度汽車頂蓋后橫梁，其特征在于，所述頂蓋后橫梁本體為薄壁結(jié)構(gòu)，依次包括橫梁本體左段、左過渡段、橫梁本體中段、右過渡段及橫梁本體右段；其中，橫梁本體左、右段為等厚度結(jié)構(gòu)，且為整個零件中厚度最大區(qū)域；橫梁本體左、右段通過左、右過渡段到橫梁本體中段的厚度過渡，橫梁本體中段為整個零件中厚度最??；左、右過渡段為變厚度結(jié)構(gòu)，左、右過渡段的厚度自從兩端厚區(qū)向橫梁本體中段的薄區(qū)逐漸降低。
[0011]優(yōu)選的，所述橫梁本體左、右段的厚度為1.0?3.0mm，長度為150?400mm。
[0012]優(yōu)選的，所述頂蓋后橫梁本體的左、右過渡段的厚度變化梯度為1:50?1:200，即厚度變化1mm，左、右過渡段的長度為50?200mm。
[0013]優(yōu)選的，所述橫梁本體中段厚度為0.6?2.0mm，長度為300?600mm。
[0014]優(yōu)選的，所述頂蓋后橫梁本體結(jié)構(gòu)截面為幾字形。
[0015]優(yōu)選的，所述頂蓋后橫梁本體結(jié)構(gòu)材質(zhì)為高強鋼、鋁合金或鎂合金。
[0016]優(yōu)選的，所述頂蓋后橫梁本體的橫梁本體左段、左過渡段、橫梁本體中段、右過渡段及橫梁本體右段為一體成形結(jié)構(gòu)。
[0017]本發(fā)明變厚度汽車頂蓋后橫梁的制造方法，其包括如下步驟:
[0018]a)選擇一個厚度為頂蓋后橫梁本體左段厚度1.1倍以上的卷料，通過乳制得到卷料厚度由頂蓋后橫梁本體左段厚度，并過渡到橫梁本體中段的厚度，再由橫梁本體中段的厚度過渡到橫梁本體右段的厚度，由此完成了一個頂蓋后橫梁板料的乳制；之后可以開始另一塊板料的乳制，完成橫梁本體右段的乳制后，再由橫梁本體中段的厚度過渡到橫梁本體左段的厚度，由此反復(fù)，最終得到一卷符合設(shè)計要求的變厚度卷料；
[0019]b)對所述變厚度卷料在完成乳制工序后，將在連續(xù)剪切線上進行剪切，得到一系列厚度變化的變厚度板料；
[0020]c)對所述變厚度板料進行成形，形成變厚度頂蓋后橫梁本體。
[0021 ] 進一步，所述頂蓋后橫梁本體為左右對稱的結(jié)構(gòu)，橫梁本體左、右段厚度相等。
[0022]優(yōu)選的，所述橫梁本體左、右段的厚度為1.0?3.0mm，長度為150?400mm ;左、右過渡段的厚度變化梯度為1:50?1:200，即厚度變化1mm，左、右過渡段的長度為50?200mm ;橫梁本體中段厚度為0.6?2.0mm,長度為300?600mm。
[0023]優(yōu)選的，所述頂蓋后橫梁本體的左、右過渡段的厚度變化梯度為1:50?1:200，即厚度變化1mm，左、右過渡段的長度為50?200mm。
[0024]優(yōu)選的，所述變厚度板料成形加工方式為冷沖壓、熱沖壓或輥壓成形。
[0025]本發(fā)明通過零件沿著車身Y軸方向不同厚度設(shè)計達到汽車頂蓋整體強度以及鉸鏈安裝位置剛度、與側(cè)圍連接強度的要求，同時可以實現(xiàn)零件的輕量化設(shè)計。通過借助乳制技術(shù)制成的板料制作頂蓋后橫梁本體，這樣頂蓋后橫梁在車身橫向上的不同截面具有不同的厚度分布，從而在頂蓋受載關(guān)鍵區(qū)域即頂蓋橫梁兩端位置具有較大的厚度，以此達到較高的背門鉸鏈安裝點強度和較高的頂蓋后橫梁與側(cè)圍接頭處結(jié)構(gòu)強度；同時將非關(guān)鍵承載區(qū)域的頂蓋后橫梁中部設(shè)計為較小的厚度，從而實現(xiàn)輕量化設(shè)計。
[0026]本發(fā)明提供的一種變厚度汽車頂蓋后橫梁及制造方法，利用局部結(jié)構(gòu)厚度變化的頂蓋后橫梁來形成結(jié)構(gòu)的柔性和強度的合理結(jié)合，保證安全性的同時以降低重量，實現(xiàn)輕量化。
[0027]汽車頂蓋后橫梁兩端通過鉸鏈安裝板與汽車車身側(cè)圍連接在一起。
[0028]由于頂蓋后橫梁兩端與側(cè)圍后部相連接，且兩端處于背門鉸鏈安裝位置，該處的連接強度不僅影響背門鉸鏈安裝點強度以及頂蓋后橫梁與側(cè)圍接頭處結(jié)構(gòu)強度，還會影響到整車扭轉(zhuǎn)剛度，因此后橫梁兩端強度要高，在本實施例中設(shè)置兩端材料厚度較大，同時為實現(xiàn)輕量化，設(shè)置非關(guān)鍵承載區(qū)的頂蓋后橫梁中部設(shè)計厚度較小。
[0029]根據(jù)此原理，本發(fā)明汽車頂蓋后橫梁設(shè)計中:
[0030]頂蓋后橫梁本體左、右段為與鉸鏈背門連接安裝點，為保證良好的連接性和足夠的強度要求，該段設(shè)計為不變厚度的結(jié)構(gòu)，且為該整個頂蓋后橫梁零件中厚度最大的區(qū)域。本體中段采用較薄的厚度設(shè)計，頂蓋后橫梁本體可通過左、右過渡段形成本體左、右段到本體中段的厚度過渡。在該設(shè)計原理下，本體中段厚度為最薄設(shè)計。
[0031]頂蓋后橫梁左右過渡段的厚度為從兩端厚區(qū)向頂蓋后橫梁本體中部的薄區(qū)逐漸降低。
[0032]所述頂蓋后橫梁本體結(jié)構(gòu)截面為幾字形，或其他根據(jù)增加抗彎模量原理和增加防撞效果所設(shè)計的截面。
[0033]所述頂蓋后橫梁本體結(jié)構(gòu)材質(zhì)可為鋼質(zhì)材料，例如各種高強鋼，也可為輕金屬材料，例如鋁合金、鎂合金等。
[0034]本發(fā)明的有益效果:
[0035]本發(fā)明的頂蓋后橫梁結(jié)構(gòu)的薄壁厚度從中部到端部逐漸增大，可以保證頂蓋后橫梁整體強度以及安裝點剛度、強度要求，充分的發(fā)揮材料承載性能，滿足頂蓋后橫梁安全性要求的同時實現(xiàn)車身輕量化。
[0036]本發(fā)明的頂蓋后橫梁結(jié)構(gòu)采用柔性乳制變厚度板料，表面沒有焊縫引起的厚度突變，其表面質(zhì)量好，連接強度高，材料性能均勻，強度分布連續(xù)。
[0037]本發(fā)明的頂蓋后橫梁結(jié)構(gòu)因采用了非等厚的材料設(shè)計，最大程度的減少了材料使用，輕量化效果好。
[0038]本發(fā)明的頂蓋后橫梁結(jié)構(gòu)為一塊板料成型，相比現(xiàn)有部分在段部有加強板的頂蓋后橫梁，減少了零件數(shù)量，降低模具成本，減少了焊接工