一種變截面車輛縱臂構件的製作方法

2023-05-29 21:06:06

專利名稱：一種變截面車輛縱臂構件的製作方法
技術領域：
本發明涉及車輛扭梁式後橋上的縱臂，尤其是一種變截面車輛縱臂構件的製作方 法。
背景技術：
車梁縱臂是用來連接軸套、扭梁、避震器和輪轂支撐板等構件構成車輛後橋的重 要基礎構件。變截面車輛縱臂構件為一個中空管件，所述構件包括與軸套連接的軸套端、與輪 轂安裝板連接的輪轂端，所述軸套端的截面周長小於所述輪轂端的截面周長，所述車輛縱 臂構件的軸線為連續曲線。所述變截面車輛縱臂構件製作方法涉及到一種中空焊接構件的形成，構件的軸套 端與輪轂端的形成，以及構件上所述變截面車輛縱臂構件上若干個尺寸相同或不相同、圓 或非圓的用於安裝或其他用途的通孔的製作。所述變截面車輛縱臂構件的製作方法是指該縱臂構件從落料直至構件製作完成 所需的全部工藝過程。所述變截面車輛縱臂構件目前一般有兩種成形方法，採用傳統的工 藝方法製作時，一般需要先衝壓2個或2個以上的半片，再焊接成整體。需要多道加工工 序，工步多、後續焊接要求高，且難於滿足構件的一致性要求。另外一種是採用空心圓管經 內高壓成形的製作方法，其基本工藝過程是以等徑管材作坯料，通過管材內部施加超高壓 液體，並在施壓過程中通過對構件沿軸線方向的材料補充，使管坯在模具型腔內成形為所 需工件。相對而言，內高壓成形僅需要彎曲、內高壓成形和端部切割三道工序，並且無須後 續焊接，具有一定的先進性，但是採用內高壓成形的工藝控制複雜，製作成本大，目前在實 際使用上還具有較大限制。

發明內容
基於傳統製作工藝對構件製作的後續焊接工藝要求高，難於滿足構件一致性要 求，內高壓成型具有一定的先進性，無需焊接，製作精度高，但是工藝控制複雜，在實際使用 上還具有較大限制，本發明提供一種既可簡化成型過程、又能保證構件製作精度和有效節 約成本的變截面車輛縱臂構件的製作方法。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是
一種變截面車輛縱臂構件的製作方法，所述製作方法包括以下步驟
1)放樣落料選擇設定厚度的鋼板進行落料，且落料的長度方向與原材料軋制的方向 一致；
2)預彎將坯料在衝模上作預彎處理；且預彎後所述坯料具有呈3字形的形狀；
3)U型彎將預彎後的坯料在壓機上作U型彎成C字構件的外凸型面。4)切邊C字坯料水平插入衝模，作C字型坯件上的卷邊依照製件卷合要求進行切 邊，保證卷邊後的卷縫的一致性；5)預卷合以凸面向下放入預卷合模內，所述預卷合模具有如下形狀特徵預卷合模 的型腔包括軸套端和輪轂端，所述軸套端的截面周長小於所述輪轂端的截面周長，所述型 腔的軸線為連續曲線，且型腔頂部接縫處呈外凸狀；在壓機上初捲成型，得到預卷合件；
6)成形卷將預卷合件凸面向下放入成形卷合模內，所述成形卷合模具有如下形狀特 徵成形卷合模的型腔包括軸套端和輪轂端，所述軸套端的截面周長小於所述輪轂端的截 面周長，所述型腔的軸線為連續曲線，且型腔頂部接縫處呈圓弧狀；在壓機上成型，得到卷 合件；
7)整形將卷合件依次在壓機上進行軸套端整形和輪轂端整形；
8)成型將整形件放入標準模腔內完成最終成型，所述標準模腔具有如下形狀特徵 標準模腔包括軸套端和輪轂端，所述軸套端的截面周長小於所述輪轂端的截面周長，所述 標準模腔的軸線為連續曲線；
8)在卷合形成的內凹卷縫上焊接，並進行後加工，製得變截面車輛縱臂構件。進一步，所述步驟5)中，所述預卷合模的型腔型腔的中部為扭梁連接段，所述型腔 的截面周長從扭梁連接段到軸套端呈連續由小變大，從扭梁連接段到輪轂端呈連續由小變 大，從與輪轂端垂直的平面方向來看，所述型腔的軸線呈C形；
所述步驟6)中，所述成形卷合模的型腔型腔的中部為扭梁連接段，所述型腔的截面周 長從扭梁連接段到軸套端呈連續由小變大，從扭梁連接段到輪轂端呈連續由小變大，從與 輪轂端垂直的平面方向來看，所述型腔的軸線呈C形；
所述步驟8)中，所述標準模腔的中部為扭梁連接段，所述標準模腔的截面周長從扭梁 連接段到軸套端呈連續由小變大，從扭梁連接段到輪轂端呈連續由小變大，從與輪轂端垂 直的平面方向來看，所述標準模腔的軸線呈C形，從輪轂端平面來看，所述標準模腔的軸線 呈S形，且所述輪轂端的中心與軸套端的圓弧中心具有偏距D。當然，根據不同的變截面縱臂構件的形狀，我們可以依照縱臂構件的形狀設計匹 配的預卷合模、成形卷合模以及標準模腔的形狀。再進一步，所述步驟7)中，所述軸線與輪轂端所在平面截交處的切線與該平面的 夾角為35 50. 8°。更進一步，所述步驟7)中，所述標準模腔至少包括三個連續或分段變化的截面形 狀。所述步驟7)中，所述標準模腔的最短外表面素線與所述輪轂端與所在平面截交處 的切線與該平面的夾角為42. 2^56。；所述標準模腔的最長外表面素線與所述輪轂端所在 平面截交處的切線與該平面的夾角為30. 6、1. 8。。所述步驟7)中，所述軸套端圓弧的型心軸線與所述輪轂端平面的夾角為 104. 8 125 °。所述步驟7)中，與所述輪轂端平面相垂直的平面和所述軸套端圓弧的型心軸線的 夾角具有傾角為(Γ2°。所述截面形狀為以下之一①圓形；②矩形；③梯形；④橢圓形；⑤異形。當然，也 可以為其他截面形狀。所述步驟7)中，所述標準模腔的最短外表面素線為卷合後的焊接線。所述步驟1)中，鋼板的厚度為;Γ4. 5毫米，鋼板的力學性能為屈服強度σ s=330Mpa、抗拉強度σ s=450Mpa、延伸率δ =33%，硬化指數η=0. 23。所述扭梁連接段的截面均呈圓形。當然，也可以採用其他形狀。本發明的有益效果主要表現在簡化異型複雜變截面構件的成型過程、將焊接的 不利影響降低到最小，保證構件的一致性、提升製作精度，有利批量化生產。


圖1是車輛縱臂構件的安裝示意圖。 圖2是變截面車輛縱臂構件的立體圖。圖3是變截面車輛縱臂構件的側面圖。圖4是圖3的A-A截面示意圖。圖5是圖3的B-B截面示意圖。圖6是圖3的C-C截面示意圖。圖7是圖3的D-D截面示意圖。圖8是圖3的E-E截面示意圖。圖9是安裝有輪轂安裝板和軸套的變截面車輛縱臂構件的示意圖。圖10是落料步驟的坯料示意圖。圖11是預彎處理後的坯料示意圖。圖12是圖11的俯視圖。圖13是U型彎處理後的坯料示意圖。圖14是圖13的俯視圖。圖15是預卷合模的示意圖。圖16是預卷合件的示意圖。圖17是圖16的俯視圖。圖18是成形卷合模的示意圖。圖19是卷合件的示意圖。圖20是圖19的截面圖。圖21是標準模腔的示意圖。圖22是成型後的示意圖。圖23是圖22的截面圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步描述。參照圖1 圖23，一種變截面車輛縱臂構件的製作方法，所述製作方法包括以下 步驟
1)放樣落料選擇設定厚度的鋼板進行落料，落料後的坯料的軋制延展方向與待製作 的變截面車輛縱臂構件的長度方向一致，且所述坯料具有呈C形的軸線；
2)預彎將坯料在衝模上作預彎處理；
3)U型彎將預彎後的坯料在壓機上作U型彎；
4)切邊在衝模上作卷邊切邊，依照待製作的變截面車輛縱臂構件的尺寸大小進行切邊，保證卷邊後的卷縫的一致性；
5)預卷合以凸面向下放入預卷合模內，所述預卷合模具有如下形狀特徵預卷合模 的型腔包括軸套端和輪轂端，所述軸套端的截面周長小於所述輪轂端的截面周長，所述型 腔的軸線為連續曲線，且型腔頂部接縫處呈外凸狀；在壓機上初捲成型，得到預卷合件；
6)成形卷將預卷合件凸面向下放入成形卷合模內，所述成形卷合模具有如下形狀特 徵成型卷合模的型腔包括軸套端和輪轂端，所述軸套端的截面周長小於所述輪轂端的截 面周長，所述型腔的軸線為連續曲線，且型腔頂部接縫處呈圓弧狀；在壓機上成型，得到卷 合件；
7)成型將整形件放入標準模腔內完成最終成型，所述標準模腔具有如下形狀特徵 標準模腔包括軸套端和輪轂端，所述軸套端的截面周長小於所述輪轂端的截面周長，所述 標準模腔的軸線為連續曲線；
8)在卷合形成的內凹卷縫上焊接，並進行後加工，製得變截面車輛縱臂構件。進一步，所述步驟5)中，所述預卷合模的型腔型腔的中部為扭梁連接段，所述型腔 的截面周長從扭梁連接段到軸套端呈連續由小變大，從扭梁連接段到輪轂端呈連續由小變 大，從與輪轂端垂直的平面方向來看，所述型腔的軸線呈C形；
所述步驟6)中，所述成形卷合模的型腔型腔的中部為扭梁連接段，所述型腔的截面周 長從扭梁連接段到軸套端呈連續由小變大，從扭梁連接段到輪轂端呈連續由小變大，從與 輪轂端垂直的平面方向來看，所述型腔的軸線呈C形；
所述步驟8)中，所述標準模腔的中部為扭梁連接段，所述標準模腔的截面周長從扭梁 連接段到軸套端呈連續由小變大，從扭梁連接段到輪轂端呈連續由小變大，從與輪轂端垂 直的平面方向來看，所述標準模腔的軸線呈C形，從輪轂端平面來看，所述標準模腔的軸線 呈S形，且所述輪轂端的中心與軸套端的圓弧中心具有偏距D。當然，根據不同的變截面縱臂構件的形狀，我們可以依照縱臂構件的形狀設計匹 配的預卷合模、成形卷合模以及標準模腔的形狀。再進一步，所述步驟7)中，所述軸線與輪轂端所在平面截交處的切線與該平面的 夾角為35 50. 8°，°。更進一步，所述步驟7)中，所述標準模腔至少包括三個連續或分段變化的截面形 狀。所述步驟7)中，所述標準模腔的最短外表面素線與所述輪轂端所在平面截交處的 切線與該平面的夾角為42. 2^56。，優選範圍35 39。；所述標準模腔的最長外表面素線與 所述輪轂端所在平面截交處的切線與該平面的夾角為30. 6、1. 8 °，。所述步驟7)中，所述軸套端圓弧的型心軸線與所述輪轂端平面的夾角為 104. 8^125°，。所述步驟7)中，與所述輪轂端平面相垂直的平面和所述軸套端圓弧的型心軸線的 夾角為(Γ2。；0。時，所述輪轂端平面相垂直的平面和所述軸套端圓弧的型心軸線平行，當 然，夾角也可以採用0. 3 1.5。。所述截面形狀為以下之一①圓形；②矩形；③梯形；④橢圓形；⑤異形。所述步驟7)中，所述標準模腔的最短外表面素線為卷合後的焊接線。所述步驟1)中，鋼板的厚度為;Γ4. 5毫米，鋼板的力學性能為屈服強度σ s=330Mpa、抗拉強度σ s=450Mpa、延伸率δ =33%，硬化指數η=0. 23。所述扭梁連接段的截面均呈圓形。當然，也可以採用其他形狀。本實施例中，後加工只是加工變截面構件的輪轂端的外凸曲面上所分布的若干個 尺寸相同或不相同、圓或非圓的用於和所構成的扭梁式懸架支撐板安裝孔對應的通孔，在 構件腹部上的用於製作定位、檢測用的基準小孔，以及用於安裝線夾及其他用途的圓或非 圓小孔。本實施例中，所述構件採用材料為3、. 5毫米的鋼板，屈服強度σ s=330Mpa、抗拉 強度os=450Mpa、延伸率δ =33%，硬化指數n=0. 23的高強薄板或低碳鋼板，經實際試驗該 構件優先採用材料厚度為4. 5毫米的國標400高強優質薄鋼板，經放樣落料、預彎、U型彎、 切邊、卷合、整形等工藝成形為如圖所要求的基本形狀，製作過程如下
1.將鋼板原材按照排料優化方案預製為便於衝壓上下料的合理尺寸，構件的落料應 使構件的長度方向與鋼板原材料的軋制延展方向一致的，以保證材料良好的卷合和延展性 能，坯料參照圖10 ；
2.將落料件在衝模上作預彎處理如圖11和圖12，也稱一次拉伸；
3.將預彎後的工件在壓機上作U型彎如圖13，也稱二次拉伸；
4.將上述經過U型彎的工件在衝模上作卷邊切邊，以保證卷邊後的卷縫的一致性；
5.將經過切邊的工件以凸面在上放入如圖15所示的預卷合模內，在壓機上初捲成型；
6.再將預卷合件以凸面在上放入如圖18所示的成形卷合模內，在壓機上成型，得到卷 合件；
7.將卷合件依次在壓機上進行小端整形、大端整形並且在具有標準模腔內完成最終成 型，所述標準模腔如圖21所示。在卷合形成的內凹均勻卷縫上採用電弧焊而成。焊縫特徵是沿軸線方向上構件表 面的最短素線。本實施例製得的車輛縱臂構件，以輪轂端所在平面為主視圖方向，與所述輪轂端 所在平面的垂直平面為側視圖方向，所述變截面卷合焊接車輛縱臂構件的軸線特徵是在 主視圖上呈S型，且輪轂端中心和軸套端的圓弧中心在該視圖上具有一個偏距D，在側視圖 上呈C型，參照圖廣圖3。根據輪轂端的不同形狀，縱臂構件在軸線上的變截面特徵是沿軸線各個截面呈連 續或分段變化的圓形、矩形、梯形或異型，其中至少包括3個或以上的規則或不規則的空心 截面的周長是變化的，截面周長從扭梁連接段到軸套端呈連續由小變大，從扭梁連接段到 輪轂端呈連續由小變大。參照圖3，縱臂構件的幾何特徵是所述軸線與輪轂端所在平面截交處的切 線與該平面的夾角為35飛0. 8°;軸套端的圓弧R的型心軸線與輪轂端所在平面相交呈 104. 8 125 ° 夾角。參照圖3，按照本製作方法製作的車輛縱臂構件的中部為扭梁連接段，即B-B剖切 平面到C-C剖切平面之間的截面周長相等，且截面均呈圓形；縱臂構件自與型心軸線垂直 的B-B剖切平面開始向軸套端方向漸變為如圖4所示異形矩形，其中沿紙平面方向的尺寸 大致為86毫米，沿與紙平面垂直的方向上的大致尺寸為46毫米；縱臂構件自與型心軸線 垂直的C-C剖切平面開始向輪轂端方向漸變為如圖7、圖8所示的異形，並最終漸變為輪轂端截面，所述輪轂端截面包括光滑連接的四條直邊和四個半徑大致為自15毫米至28毫米 範圍內的圓弧；縱臂構件上最短外表面素線與輪轂端端面截交線上的切線與輪轂端平面的 夾角為45-49°，構件上最長外表面素線與輪轂端端面截交線上的切線與輪轂端平面的夾角 為35-39 °，端面上最大外形尺寸大致在100至150毫米之間。構件的最大的長度尺寸大致 在450毫米，最大寬度尺寸大致在250毫米，最大厚度尺寸大致在150毫米。本實施例在結構上與現有縱臂製作的區別在於(1)只有一條焊縫且焊縫處於構 件軸線的內凹的最短素線上，使焊縫質量對構件的影響幾乎可以忽略不計；(2)本發明採 用多次衝壓，卷合製作異型複雜變截面縱臂構件，具有降低製作成本，有利於大批量穩定生 產的優點。本說明書實施例所述的內容僅僅是對本發明構思的實現形式的列舉，本發明的保 護範圍不應當被視為僅限於實施例所陳述的具體形式，本發明的保護範圍也及於本領域技 術人員根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求
1.一種變截面車輛縱臂構件的製作方法，其特徵在於所述製作方法包括以下步驟1)放樣落料選擇設定厚度的鋼板進行落料，落料後的坯料的軋制延展方向與待製作 的變截面車輛縱臂構件的長度方向一致，且所述坯料具有呈C形的軸線；2)預彎將坯料在衝模上作預彎處理；3)U型彎將預彎後的坯料在壓機上作U型彎；4)切邊在衝模上作卷邊切邊，依照待製作的變截面車輛縱臂構件的尺寸大小進行切 邊，保證卷邊後的卷縫的一致性；5)預卷合以凸面向下放入預卷合模內，所述預卷合模具有如下形狀特徵預卷合模 的型腔包括軸套端和輪轂端，所述軸套端的截面周長小於所述輪轂端的截面周長，所述型 腔的軸線為連續曲線，且型腔頂部接縫處呈外凸狀；在壓機上初捲成型，得到預卷合件；6)成形卷將預卷合件凸面向下放入成形卷合模內，所述成形卷合模具有如下形狀特 徵成形卷合模的型腔包括軸套端和輪轂端，所述軸套端的截面周長小於所述輪轂端的截 面周長，所述型腔的軸線為連續曲線，且型腔頂部接縫處呈圓弧狀；在壓機上成型，得到卷 合件；7)整形將卷合件依次在壓機上進行軸套端整形和輪轂端整形；8)成型將整形件放入標準模腔內完成最終成型，所述標準模腔具有如下形狀特徵 標準模腔包括軸套端和輪轂端，所述軸套端的截面周長小於所述輪轂端的截面周長，所述 標準模腔的軸線為連續曲線；8 )在卷合形成的內凹卷縫上焊接，並進行後加工，製得變截面車輛縱臂構件。
2.如權利要求1所述的變截面車輛縱臂構件的製作方法，其特徵在於所述步驟5)中， 所述預卷合模的型腔型腔的中部為扭梁連接段，所述型腔的截面周長從扭梁連接段到軸套 端呈連續由小變大，從扭梁連接段到輪轂端呈連續由小變大，從與輪轂端垂直的平面方向 來看，所述型腔的軸線呈C形；所述步驟6)中，所述成形卷合模的型腔型腔的中部為扭梁連接段，所述型腔的截面周 長從扭梁連接段到軸套端呈連續由小變大，從扭梁連接段到輪轂端呈連續由小變大，從與 輪轂端垂直的平面方向來看，所述型腔的軸線呈C形；所述步驟8)中，所述標準模腔的中部為扭梁連接段，所述標準模腔的截面周長從扭梁 連接段到軸套端呈連續由小變大，從扭梁連接段到輪轂端呈連續由小變大，從與輪轂端垂 直的平面方向來看，所述標準模腔的軸線呈C形，從輪轂端平面來看，所述標準模腔的軸線 呈S形，且所述輪轂端的中心與軸套端的圓弧中心具有偏距D。
3.如權利要求1或2所述的變截面車輛縱臂構件的製作方法，其特徵在於所述步驟 7)中，所述軸線與輪轂端所在平面截交處的切線與該平面的夾角為35飛0. 8°。
4.如權利要求1或2所述的變截面車輛縱臂構件的製作方法，其特徵在於所述步驟 7)中，所述標準模腔至少包括三個連續或分段變化的截面形狀。
5.如權利要求1或2所述的變截面車輛縱臂構件的製作方法，其特徵在於所述步驟 7)中，所述標準模腔的最短外表面素線與所述輪轂端與所在平面截交處的切線與該平面的 夾角為42. 2^56。；所述標準模腔的最長外表面素線與所述輪轂端所在平面截交處的切線 與該平面的夾角為30. 6 41.8°。
6.如權利要求3所述的變截面車輛縱臂構件的製作方法，其特徵在於所述步驟7)中，所述軸套端圓弧的型心軸線與所述輪轂端平面的夾角為104. 8^125。。
7.如權利要求6所述的變截面車輛縱臂構件的製作方法，其特徵在於所述步驟7)中， 與所述輪轂端平面相垂直的平面和所述軸套端圓弧的型心軸線的夾角具有傾角為(Γ2°。
8.如權利要求4所述的變截面車輛縱臂構件的製作方法，其特徵在於所述截面形狀 為以下之一①圓形；②矩形；③梯形；④橢圓形；⑤異形。
9.如權利要求1或2所述的變截面車輛縱臂構件的製作方法，其特徵在於所述步驟 7)中，所述標準模腔的最短外表面素線為卷合後的焊接線。
10.如權利要求1或2所述的變截面車輛縱臂構件的製作方法，其特徵在於所述步 驟1)中，鋼板的厚度為3、. 5毫米，鋼板的力學性能為屈服強度σ s=330Mpa、抗拉強度 σ s=450Mpa、延伸率 δ =33%，硬化指數 η=0. 23。
11.如權利要求1或2所述的變截面車輛縱臂構件的製作方法，其特徵在於所述扭梁 連接段的截面均呈圓形。
全文摘要
一種變截面車輛縱臂構件的製作方法，包括以下步驟1)放樣落料選擇設定厚度的鋼板進行落料，落料後的坯料的軋制延展方向與待製作的變截面車輛縱臂構件的長度方向一致，且坯料具有呈C形的軸線；2)預彎；3)U型彎；4)切邊；5)預卷合以凸面向下放入預卷合模內，在壓機上初捲成型，得到預卷合件；6)成形卷將預卷合件凸面向下放入成形卷合模內，在壓機上初捲成型，得到卷合件；7)整形將卷合件依次在壓機上進行軸套端整形和輪轂端整形；8)成型將整形件放入標準模腔內完成最終成型；8)在卷合形成的內凹卷縫上焊接，並進行後加工，製得變截面車輛縱臂構件。本發明既可簡化成型過程、又能保證構件製作精度和有效節約成本。
文檔編號B60G7/00GK102092259SQ20101057909
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月9日 優先權日2010年12月9日
發明者潘恆滄, 鄧漢平 申請人:金華福多納機械有限公司