一種變厚度汽車門檻梁及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車零部件設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域，主要內(nèi)容為公開一種變厚度汽車門檻梁及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在汽車車身結(jié)構(gòu)中，門檻梁在汽車側(cè)面碰撞過程中的吸能特性與車身安全性有著重要關(guān)系，同時(shí)也對整車的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度有著重要的影響。一般門檻結(jié)構(gòu)由門檻內(nèi)板、門檻外板及其內(nèi)部加強(qiáng)件組成，這些零件搭接在一起形成腔體，在汽車發(fā)生側(cè)面碰撞時(shí)，可以有效抵抗側(cè)面碰撞侵入，同時(shí)腔體結(jié)構(gòu)也可以提升整車的扭轉(zhuǎn)剛度。為了降低汽車側(cè)面碰撞過程中的侵入量保障乘員安全，通常將門檻梁設(shè)計(jì)成從汽車A柱下段到C柱下段的整體結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用較大厚度的高強(qiáng)度鋼材料。
[0003]當(dāng)前由于汽車保有量的不斷增加，環(huán)保和節(jié)能的需求越來越高，汽車輕量化已經(jīng)已經(jīng)越來越受到汽車廠商和用戶的關(guān)注，汽車輕量化是汽車節(jié)能減排的重要手段，是汽車技術(shù)發(fā)展的趨勢。在汽車門檻梁上如何實(shí)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)輕量化，同時(shí)保證其結(jié)構(gòu)剛性和碰撞安全性成為一大挑戰(zhàn)。
[0004]目前汽車門檻梁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)對機(jī)構(gòu)的整體力學(xué)性能有貢獻(xiàn)，因此，按本案公開的門檻梁設(shè)計(jì)及制造方法，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，門檻梁通常分別將門檻內(nèi)板、門檻外板采用金屬材料經(jīng)過冷沖壓、熱沖壓或輥壓等方式加工成U形件，再通過點(diǎn)焊等方式將門檻內(nèi)板、門檻外板及其加強(qiáng)件焊接到一起。
[0006]中國專利公告號(hào)101121419A公開了一種汽車門檻，其通過在下門檻加強(qiáng)板上增加下門檻加強(qiáng)內(nèi)板以及前、中、后下門檻內(nèi)板支架三個(gè)，可以在汽車側(cè)碰發(fā)生時(shí)，汽車門檻中加強(qiáng)內(nèi)板及支架通過有限變形來吸收沖擊能量，從而保證車內(nèi)足夠的安全空間。
[0007]中國專利公告號(hào)103661634A公開了一種汽車門檻梁結(jié)構(gòu)，其采用鋁合金擠壓成型技術(shù)，將鋁合金熔煉擠壓成型，形成一系列具備不同外鰭翅和內(nèi)鰭翅布置的門檻梁結(jié)構(gòu)，該汽車門檻梁結(jié)構(gòu)獨(dú)特、設(shè)計(jì)巧妙、非常輕便，且制造所需模具少、成本低、工序少，易于實(shí)現(xiàn)模塊化、專業(yè)化生產(chǎn)。
[0008]以上已公開的門檻梁結(jié)構(gòu)方案中均具備等厚度的截面形狀，同時(shí)可以在關(guān)鍵位置增加加強(qiáng)板和支架來提升門檻梁的抗變形能力。這種特征會(huì)導(dǎo)致門檻梁在彎曲、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門檻梁相對本發(fā)明中的門檻梁，存在重量大、附加成本高的缺點(diǎn)。同時(shí)，這種從車身縱向上性能均一不變的門檻梁上會(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)能的同時(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門檻梁及其制造方法，這種門檻梁結(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)簡單，采用連續(xù)變厚度鋼板制作，可以避免材料厚度和零件數(shù)量上的過度設(shè)計(jì)，降低門檻梁制作成本，且輕量化效果好。
[0010]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0011]一種變厚度汽車門檻梁，包括門檻梁外板、門檻梁內(nèi)板及設(shè)置于門檻梁內(nèi)板和外板之間的連接板；其特征在于，所述門檻梁外板依次包括外板前段、外板前過渡段、外板中段、外板后過渡段、外板后段；所述門檻梁內(nèi)板依次包括內(nèi)板前段、內(nèi)板前過渡段、內(nèi)板中段、內(nèi)板后過渡段、內(nèi)板后段；所述的內(nèi)、外板前段，內(nèi)、外板中段，內(nèi)、外板后段為等厚度的結(jié)構(gòu)；所述的內(nèi)、外板前過渡段是內(nèi)、外板前段與內(nèi)、外板中段之間的厚度過渡區(qū)域；內(nèi)、夕卜板后過渡段是內(nèi)、外板后段與內(nèi)、外板中段之間的厚度過渡區(qū)域；所述門檻梁內(nèi)、外板前、后過渡段為變厚度的結(jié)構(gòu)，其厚度從其兩側(cè)較厚區(qū)域逐步減薄到較薄區(qū)域的厚度。
[0012]進(jìn)一步，所述的門檻梁外板、門檻梁內(nèi)板及連接板通過點(diǎn)焊連接在一起。
[0013]優(yōu)選的，所述的門檻梁內(nèi)、外板前段厚度為0.6?2.0毫米，長度為100?400mm。
[0014]優(yōu)選的，所述的門檻梁內(nèi)、外板中段厚度為1.0?2.5毫米，長度為200?500mm。
[0015]優(yōu)選的，所述的門檻梁內(nèi)、外板后段厚度為0.6?2.0毫米，長度為100?400mm。
[0016]優(yōu)選的，所述門檻梁的結(jié)構(gòu)截面設(shè)計(jì)為封閉“ 口 ”字形。
[0017]另外，本發(fā)明所述門檻梁內(nèi)、外板材質(zhì)為鋼質(zhì)材料。優(yōu)選的，所述的鋼質(zhì)材料包括雙相鋼或馬氏體鋼。
[0018]優(yōu)選的，所述門檻梁內(nèi)板前段、內(nèi)板前過渡段、內(nèi)板中段、內(nèi)板后過渡段、內(nèi)板后段為一體成形結(jié)構(gòu)。
[0019]所述門檻梁外板前段、外板前過渡段、外板中段、外板后過渡段、外板后段為一體成形結(jié)構(gòu)。
[0020]本發(fā)明的變厚度汽車門檻梁的制造方法，其包括，選擇兩個(gè)厚度分別在門檻梁內(nèi)、外板最大厚度1.1倍以上的鋼卷，分別通過軋制得到鋼卷厚度由門檻梁內(nèi)、外板前段厚度增厚過渡到門檻梁內(nèi)、外板中段的厚度，再由門檻梁內(nèi)、外板中段的厚度減薄到門檻梁內(nèi)、外板后段的厚度，由此反復(fù)，最終得到符合設(shè)計(jì)要求的變厚度鋼卷；之后，變厚度鋼卷在連續(xù)剪切線上進(jìn)行剪切，得到一系列厚度變化的變厚度鋼板；最后，對所述變厚度鋼板進(jìn)行成形，形成變厚度門檻梁內(nèi)外板。
[0021]優(yōu)選的，所述門檻梁內(nèi)、外板前段的厚度為0.6?2.0毫米；內(nèi)、外板中段的厚度為1.0?2.5mm ;內(nèi)、外板后段的厚度為6?2.0毫米之間；門檻梁內(nèi)、外板的前、后過渡段的厚度變化梯度為1:100，即厚度變化1mm，過渡區(qū)的長度為100mm。
[0022]又，對所述變厚度鋼板進(jìn)行成形，采用方式為冷沖壓、熱沖壓或輥壓成形。
[0023]優(yōu)選的，成形后的門檻梁內(nèi)板、門檻梁外板及連接板通過點(diǎn)焊的連接在一起。
[0024]汽車門檻梁通過焊接與A柱下端和C柱下端連接在一起，同時(shí)為B柱下端提供支撐。汽車側(cè)面碰撞過程中，門檻梁對于抵抗側(cè)面變形有著十分重要的作用，同時(shí)也對整車的剛度、強(qiáng)度有著重要影響。門檻梁在側(cè)面碰撞過程中主要是靠中部位置承受沖擊，因此在中部位置進(jìn)行加強(qiáng)可以有效降低側(cè)面碰撞侵入量；同時(shí)門檻梁的前后端在碰撞中不屬于主要承受沖擊載荷的區(qū)域，因此可以在前后端考慮對門檻梁進(jìn)行輕量化。
[0025]基于以上考慮，本發(fā)明提出利用變厚板來對門檻梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，在中部碰撞關(guān)鍵區(qū)域采用較大的厚度提升整車性能，同時(shí)前后兩端位置采用較小的厚度實(shí)現(xiàn)輕量化。
[0026]其中，門檻梁內(nèi)、外板前段與車身的A柱下端相連接，為了保持與A柱有很好的連接特性，該段設(shè)計(jì)為等厚度的結(jié)構(gòu)，厚度為0.6-2.0毫米，其長度為100-400mm。
[0027]門檻梁內(nèi)、外板中段與B柱下段相連接，為了保持與B柱很好的連接特性，該段也設(shè)計(jì)為等厚度的結(jié)構(gòu)，厚度為1.0?2.5毫米，長度為200?500mm。
[0028]門檻梁內(nèi)、外板后段與車身的C柱下端相連接，為了保持與C柱有較好的連接特性，該段設(shè)計(jì)成為等厚度的結(jié)構(gòu)，厚度為0.6-2.0毫米，其長度為100-400mm。
[0029]門檻梁內(nèi)、外板前、后過渡端為變厚度設(shè)計(jì)，其厚度從其兩側(cè)較厚區(qū)域逐步減薄到較薄區(qū)域的厚度。
[0030]所述門檻梁的結(jié)構(gòu)截面設(shè)計(jì)為封閉“ 口 ”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(jì)的截面，同時(shí)其上可以根據(jù)需要增加一定的加強(qiáng)筋。
[0031]其中，所述門檻梁內(nèi)、外板材質(zhì)一般設(shè)計(jì)為鋼質(zhì)材料，例如雙相DP鋼、馬氏體鋼等尚強(qiáng)鋼。
[0032]所述門檻梁內(nèi)板前段、門檻梁內(nèi)板前過渡段、門檻梁內(nèi)板中段、門檻梁內(nèi)板后過渡段、門檻梁內(nèi)板后段為一體成形。所述門檻梁外板前段、門檻梁外板前過渡段、門檻梁外板中段、門檻梁外板后過渡段、門檻梁外板后段為一體成形。
[0033]本發(fā)明通過零件不同厚度設(shè)計(jì)達(dá)到汽車門檻梁對碰撞安全性的要求，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)零件的輕量化設(shè)計(jì)。通過借助軋制技術(shù)制成的鋼板制作門檻梁，這樣門檻梁在車身縱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)域位置門檻梁具有較大的厚度，由此降低汽車碰撞過程中車身損傷；同時(shí)將碰撞中門檻梁的非關(guān)鍵區(qū)域設(shè)計(jì)為較小的厚度，從而實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)。
[0034]本發(fā)明的有益效果:
[0035]本發(fā)明的門檻梁結(jié)構(gòu)的薄壁厚度從兩端到中部逐漸增大，可以保證門檻梁側(cè)的耐碰撞安全性能可以從中部到角部依次增大，滿足門檻梁的碰撞安全性要求。
[0036]本發(fā)明的門檻梁結(jié)構(gòu)采用柔性軋制變厚度鋼板，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)；
[0037]本發(fā)明的門檻梁結(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。
[0038]本發(fā)明的門檻梁結(jié)構(gòu)為一塊鋼板成型，相比現(xiàn)有部分在中部有加強(qiáng)板的門檻梁，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。
[0039]因此，采用本發(fā)明的變厚度汽車門檻梁方案，輕量化效果好，性能突出，綜合成本降低。
【附圖說明】
[0040]圖1為本發(fā)明汽車門檻梁的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖2為本發(fā)明汽車門檻梁(去除門檻梁外板)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖3為本發(fā)明汽車門檻梁外板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖4為本發(fā)明汽車門檻梁內(nèi)板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖5為本發(fā)明汽車門檻梁過渡段的示意圖。
[0045]圖6為本發(fā)明變厚度鋼板還料的不意圖。
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