CN101811517B - 一种内高压成形副车架及其成形方法 - Google Patents

Abstract

一种内高压成形副车架及其成形方法，该副车架主体结构呈“井”字形，由两个纵梁(5，19)、一个前横梁(3)、一个后横梁焊接而成，纵梁(5，19)是内高压成形的管型结构，其剖切面呈中间小两头大的非规则形状。内高压成形的方法步骤是：(1)管道折弯，(2)工件拍扁，(3)液压成形，(4)切边、工艺孔处理，(5)清洗、表明处理。内高压成形纵梁及前横梁可以避免纵梁、前横梁由上下两个冲压件焊接而成，节省了材料赢得了设计空间，从而获得一个轻量化、高强度、高精度、省能源的副车架装置。

Description

一种内高压成形副车架及其成形方法

技术领域

本发明涉及一种汽车副车架及其内高压成形方法。

背景技术

目前，传统的汽车副车架均采用冲压成形的钣金件焊接而成，基于这种传统结构，导致存在以下问题：

在汽车设计过程中，由于动力布置形式(横置、纵置)、悬架结构、动力系统和副车架的间隙需要，使得传统的副车架布置有困难，传统的副车架纵梁采用冲压成形的上下两片焊接而成，有时候为了增加副车架强度，在上下片之间需要增加辅助加强支架，这就增加了副车架的开发模具，增加了设计开发周期和制造成本，也造成了模具的巨大浪费，一定程度上不利于整车重量的减轻。

在汽车制造过程中，传统副车架由于强度的需要而引起零件的增加，必然引起模具、定位工装、焊接夹具的增加，不利于批量生产。

因此，需要对现有的副车架进行改进，使得在布置上、结构、功能、装配、制造、工艺上可行，大大提高设计开发速度，降低成本，降低整车重量，提高整车经济性。

发明内容

基于以上背景技术，本发明要解决的技术问题是提供一种内高压成形副车架，使得整车重量减轻、材料节省、产品模块化、提高副车架整体强度、提高产品性能及精度，且在生产过程中可减少半成品零件数量，减少焊接、机械加工与产品装配工序等后加工处理，有效降低生产成本、减轻整车重量、缩短加工周期。

为了实现上述目的，本发明的副车架结构具有如下构成：

一种内高压成形副车架，主体结构呈“井”字形，由两个纵梁、一个前横梁、一个后横梁焊接而成，纵梁是内高压成形的管型结构，其剖切面呈中间小两头大的非规则形状。前横梁是内高压成形的管型结构，其剖切面呈恒定的规则形状。左右两纵梁和前横梁、后横梁上下片先焊接在一起形成整体式框架，然后将加强板、摆臂支架、悬置支架、稳定杆支架通过各自定位孔，焊接在副车架上，最后，将四个衬套套管焊接在副车架上，从而达到产品的尺寸及形位公差要求。

副车架纵梁和/或前横梁采用管件内高压成形技术，适用于等厚度不同形状的中空的结构管件，方法是先将管材进行首道折弯工序，然后进行工序2拍扁，再进行第3道工序液压成形，即将经工序2处理的管材放在成形模具中，通过管件内部压入高压流体，并在管材的轴向方向施加压力补偿管料，把管料压入到模具腔体内成形，随后是工序4即切边、工艺孔的处理，方法是对纵梁进行端部、定位孔的激光切割，最后道工序是清洗、表面处理等。

与传统的上下片钣金件冲压成形再焊接的副车架相比，本发明的副车架在空间上更紧凑。纵梁、前横梁采用内高压成形方法，区别于传统的铸造副车架和钣金件上下片冲压焊接技术，可达到减少结构件零件数目、焊接工序并缩短装配工序，达到减轻重量及降低成本的目标。

按照本发明的一种优选设计方案，副车架纵梁的横截面至少局部是圆形或椭圆形，纵梁也可以至少部分设计成三角形或长方形。

设计过程中可以根据底盘布置(发动机、传动轴、稳定杆等)及与纵梁附近相关件的静运动间隙的需要，对纵梁横截面更改，原则是：假定纵梁毛坯横截面周长为L，经设计后，纵梁横截面周长为L1，那么了(L1-L)/L*100％所得的值应该小于或等于35％。

设计过程中，考虑到成形、焊接、装配的需要，在每个纵梁的前后部位均设计有两个定位孔。

内高压纵梁的强度Q，与其管件厚度h成一次方正比关系，与管件横截面面积S成二次方正比关系，所以在优化纵梁的强度Q的设计过程中可以有以下三种方案：

1、改变纵梁的材料；

2、改变纵梁的厚度h；

3、改变纵梁的横截面面积S。

本发明的副车架有益效果具体如下：

1、本发明的副车架与传统副车架减轻了重量：与冲压焊接件相比，内高压成形纵梁、前横梁结构件可减少20％～30％；

2、本发明的副车架与传统副车架相比，内高压成形件通常仅需要一套模具，而冲压焊接件由多个冲压件焊接而成，因此需要多套冲压模具，故新发明的副车架大大缩短设计周期，节约了模具开发成本，节省了生产投资，降低了产品的成本，提高了产品的竞争力，增加了汽车企业的利润；

3、本发明的副车架与传统副车架相比，减少半成品零件数量：在成形过程中可一次加工出纵梁、前横梁。与冲压焊接件相比，副车架纵梁、前横梁零件由4个减少到2个，方便了底盘件的模块化；

4、本发明的副车架与传统副车架相比，提高了强度、刚性及疲劳强度：成形过程中液体具冷却作用，使工件被″冷作强化″，获得比一般冲压加工更高的工件强度；

附图说明：

下面借助附图所示的实施例详细描述本发明，图示为：

图1是本发明内高压成形副车架的俯视结构示意图，

图2是图1所示的副车架的纵梁的立体图，

图3是图2所示的副车架的纵梁的俯视图，

图4是图2所示的副车架的纵梁沿着A-A线的截面图，

图5是图2所示的副车架的纵梁沿着B-B线的截面图，

图6是图2所示的副车架的纵梁沿着C-C线的截面图，

图7是图2所示的副车架的纵梁沿着D-D线的截面图，

图8是图2所示的副车架的纵梁沿着E-E线的截面图，

图9是图2所示的副车架的纵梁沿着F F线的截面图；

附图标记：

1、衬套套管，2、加强支架，3、前横梁，4、加强支架，5、纵梁，6、摆臂支架，7、摆臂支架，8、稳定杆支架，9、后悬置支架，10、后横梁上片，11、摆臂支架，12、加强支架，13、后横梁下片，14、加强支架，15、摆臂支架，16、稳定杆支架，17、摆臂支架，18、摆臂支架，19、纵梁。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1～图9所示，本发明的副车架连接结构，由两个纵梁(5，19)，一个前横梁(3)，后横梁上下片(10，13)，六个摆臂支架(6，7，11，15，17，18)，四个加强板(2，4，12，14)，四个衬套套管(1)，两稳定杆支架(8，16)和一个发动机后悬置支架(9)焊接而成，这种副车架整体框架结构，具有强度高，刚性好等特点，副车架纵梁(5，19)、前横梁(3)乃内高压成形，图4至图9显示了纵梁的各横截面形状特征。

副车架纵梁、前横梁采用管件内高压成形技术，适用于等厚度不同形状的中空的结构管件，方法是先将管材进行首道折弯工序，然后进行工序2拍扁，再进行第3道工序液压成形，即将经工序2处理的管材放在成形模具中，通过管件内部压入高压流体，并在管材的轴向方向施加压力补偿管料，把管料压入到模具腔体内成形，随后是工序4即切边、工艺孔的处理，方法是对纵梁、前横梁进行端部、定位孔的激光切割，最后道工序是清洗、表面处理等。

纵梁(5，19)的设计主要是考虑到与发动机、传动轴等的间隙要求，纵梁的轴向走向比较平缓(z方向落差小)，便于内高压工艺成形，减少了半成品数量。纵梁(5，19)的厚度恒定，同样有利于内高压成形工艺，有利于材料的贴模，以及轴向材料的补给，能够方便的调整纵梁内压与轴向位移的搭配关系，减少了成形缺陷，提高了开发成功率，从而缩短了开发周期。

由图4至图9是纵梁的横截面形状，可以看出纵梁的截面形状为长方形，进行边倒角，有些截面是不规则形状(图6、图7)，因为设计间隙需要，各截面的设计均满足上述原则(假定纵梁毛坯横截面周长为L，经设计后，纵梁横截面周长为L1，那么了(L1-L)/L*100％所得的值应该小于或等于35％为佳)。

副车架后横梁上下片先焊接成一个整件，通过工装夹具定位和纵梁(5，19)、前横梁(3)焊接成框架结构；然后再与工装夹具定位好的四个摆臂支架(6，7，11，15，17，18)、发动机后悬置支架焊接；然后再与工装夹具定位好的四个加强板(2，4，12，14)、两稳定杆支架(8，16)进行焊接；最后与工装夹具定位好的四个衬套套管(1)进行焊接，以保证各衬套套管之间的尺寸形状位置公差要求。

综上，本发明用的副车架内高压成形纵梁、前横梁结构设计独特、结构简单、工艺可行性好、装配简便，使得整车重量减轻、材料节省、产品模块化、提高副车架整体强度、提高产品性能及精度，且在生产过程中可减少半成品零件数量，减少焊接、机械加工与产品装配工序等后加工处理，有效降低生产成本、减轻整车重量、缩短加工周期等优点。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的实质和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (1)

1.一种内高压成形副车架，主体结构呈“井”字形，由两个纵梁(5，19)、一个前横梁(3)、一个后横梁焊接而成，其特征在于，所述纵梁(5，19)是内高压成形的管型结构，其剖切面呈中间小两头大的非规则形状，所述纵梁(5，19)的横截面至少局部是圆形、椭圆形、三角形或长方形，所述纵梁(5，19)具有恒定的壁厚，所述纵梁(5，19)各焊接有3个摆臂支架，所述纵梁(5，19)的各自的两端各焊接有1个衬套套管，所述纵梁(5，19)与后横梁焊接处各焊接有1个稳定杆支架，所述后横梁上焊接有发动机后悬置支架(9)，所述两个纵梁(5，19)、一个前横梁(3)、一个后横梁的焊接之处设有加强板，所述前横梁(3)是内高压成形的管型结构，其剖切面呈恒定的规则形状。

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