CN111319577B - 一种液压成形结构吸能盒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压成形结构吸能盒，涉及汽车零部件设计及制造技术领域，吸能盒主体呈截面封闭的、面对称的方筒形状，方筒形状的左右两个端面分别为第一端面和第二端面，上下两个端面分别为上端面及下端面，前后两个端面分别为内侧面及外侧面；所述第一端面及第二端面均为平面，所述上端面及下端面的端面上均有向上凸起的凸筋，所述内侧面及外侧面的端面上均有向内凹陷的凹筋，所述上端面及下端面与所述内侧面及外侧面相交处均采用导圆角结构。本发明提供的吸能盒的截面为封闭结构、采用液压成形工艺生产制造，该结构吸能盒不仅可以实现制造成本的降低，产品性能的提升，还可以实现减重。

Description

一种液压成形结构吸能盒

技术领域

本发明涉及汽车零部件设计及制造技术领域，具体涉及一种保险杠碰撞吸能盒，尤其是一种液压成形结构吸能盒。

背景技术

汽车吸能盒是保险杠总成重要组成零件之一，其布置在车身纵梁与保险杠横梁之间，实现保险杠横梁与纵梁的连接，以及对横梁的支撑。在汽车发生碰撞时，吸收碰撞的能量，缓冲碰撞对车身纵梁的冲击。

目前，绝大多数汽车的保险杠吸能盒是采用两片U型冲压零件，通过二氧焊或点焊连接形成腔体结构，见图1所示。虽然可实现碰撞吸能的功能，但是冲压模具和焊装夹具投入较大(成本较高)，钣金毛坯浪费严重(材料利用率较低)，而且焊缝强度较高，导致碰撞时在焊缝附近破裂，吸能效果差。

发明内容

本发明的目的是针对现有吸能盒结构及制造技术的不足，提出一种截面为封闭结构的、采用液压成形工艺生产制造的吸能盒，该结构吸能盒不仅可以实现制造成本的降低，产品性能的提升，还可以实现减重。

本发明通过如下技术方案实现：

一种液压成形结构吸能盒，吸能盒主体1呈截面封闭的、面对称的方筒形状，方筒形状的左右两个端面分别为第一端面11和第二端面12，上下两个端面分别为上端面13及下端面14，前后两个端面分别为内侧面16及外侧面17；所述第一端面11及第二端面12均为平面，所述上端面13及下端面14的端面上均有向上凸起的凸筋15，所述内侧面16及外侧面17的端面上均有向内凹陷的凹筋18，所述上端面13及下端面14与所述内侧面16及外侧面17相交处均采用导圆角结构。

进一步地，所述吸能盒主体1沿轴线2的截面周长变化率不超过5％；所述截面周长变化率η是指吸能盒主体1沿轴线截面周长的变化程度，用百分数表示，最大截面周长变化率可用下式计算：

式中：Cmax为最大截面周长，Cmin为最小截面周长。

进一步地，所述第一端面11与保险杠横梁相连接，根据保险杠横梁的形状，第一端面11与所述吸能盒轴线2不垂直；所述第二端面12与车身纵梁相连接，第二端面12与所述吸能盒轴线2垂直。

进一步地，所述上端面13及下端面14上的凸筋15，截面呈抛物线型或圆弧型，与上端面13及下端面14接触部位采用导圆角r1，r1值大于2倍的零件壁厚，即r1＞2t；靠近所述第一端面11侧的凸筋15的中心线所在的平面与第一端面11平行，靠近所述第二端面12侧的凸筋15的中心线所在的平面与第二端面12平行；所述凸筋15的数量可根据吸能盒产品特性及尺寸进行设置。

进一步地，所述内侧面16及外侧面17上的凹筋18，贯穿于所在侧面平面，截面呈抛物线型或圆弧型，且与所在侧面接触部位采用导圆角r2，r2值大于3倍的零件壁厚，即r2＞3t；靠近所述第一端面11侧的凹筋1中心线所在的平面与第一端面11平行，靠近所述第二端面12侧的凹筋18中心线所在的平面与第二端面12平行。所述凹筋18的数量可根据吸能盒产品特性及尺寸进行设置。

进一步地，所述凹筋18的深度沿第一端面11至第二端面12的方向，依次递减或至少不增大，即h1≥h2≥h3。

进一步地，所述凸筋15和凹筋18在相邻两个面上的数量相同，所述吸能盒1四个平面上相对应位置的凸筋15和凹筋18应在同一个平面上。

进一步地，所述上端面13及下端面14与所述内侧面16及外侧面17相交处的导圆角R，R值应大于5倍的零件壁厚，即R＞5t。

本发明的一种液压成形结构吸能盒的制造过程如下：

(1)、坯料：管型金属坯料；

(2)、液压成形：将管坯放到下模中，上、下模具闭合，通过左、右水平冲头模具的直线运动实现管坯的密封，然后在管坯中注入高压液体介质来实现管坯的塑性变形，直至管坯与模具型腔完全贴合，成形结束。

根据所述吸能盒1尺寸、设备规格，可采用一次成形多个零件，由于所述吸能盒第一端面11和第二端面12均为平面，分离时可采用锯或模具来实现。

本发明的工作原理及使用过程如下：

当汽车发生前、后正面碰撞时，由于保险杠横梁的强度较大，开始时并不发生塑性变形或塑性变形量较小，而是将力传递给吸能盒1。根据吸能盒1的结构特点，靠近第一端面11的、内16外17两侧凹筋18深度最大，使得该处位置首先发生溃缩变形，并依次向第二端面12方向传递，直至被完全压溃。如果此时碰撞所产生的能量完全被吸能盒1吸收，则车身纵梁不发生变形；如果碰撞产生的能量没有被完全吸收，则车身纵梁、保险杠横梁将会发生变形，直至能量被完全吸收。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

采用管坯液压成形工艺，降低了冲压模具和焊装夹具的投资，同时也提升了管坯材料的利用率，实现吸能盒零件制造成本降低1.5％；通过产品试验验证，本发明结构的吸能盒与原冲压焊接结构相比，吸能效果增加6.8％；由于本发明吸能盒沿轴线为封闭结构，无焊接搭接结构，实现吸能盒总成质量减轻3.03％，如果在保证产品性能(吸能效果)相同的条件下，可通过减小管坯厚度来实现进一步的减重。

附图说明

图1为原冲压焊接结构的吸能盒结构示意图；

图2为本发明的一种液压成形结构吸能盒的结构示意图；

图3为本发明结构吸能盒的俯视图；

图4为采用本发明的方法一次成形两个吸能盒的结构示意图；

图中：吸能盒主体1、吸能盒轴线2、第一端面11、第二端面12、上端面13、下端面14、凸筋15、内侧面16、外侧面17、凹筋18。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例1

如图2所示，一种液压成形结构吸能盒，吸能盒主体1呈截面封闭的、面对称的方筒形状，方筒形状的左右两个端面分别为第一端面11和第二端面12，上下两个端面分别为上端面13及下端面14，前后两个端面分别为内侧面16及外侧面17；所述第一端面11及第二端面12均为平面，所述上端面13及下端面14的端面上均有向上凸起的凸筋15，所述内侧面16及外侧面17的端面上均有向内凹陷的凹筋18，所述上端面13及下端面14与所述内侧面16及外侧面17相交处均采用导圆角结构。

所述吸能盒主体1沿轴线2的截面周长变化率不超过5％；所述截面周长变化率η是指吸能盒主体1沿轴线截面周长的变化程度，用百分数表示，最大截面周长变化率可用下式计算：

式中：Cmax为最大截面周长，Cmin为最小截面周长。

所述第一端面11与保险杠横梁相连接，根据保险杠横梁的形状，第一端面11与所述吸能盒轴线2不垂直；所述第二端面12与车身纵梁相连接，第二端面12与所述吸能盒轴线2垂直。

所述上端面13及下端面14上的凸筋15，截面呈抛物线型或圆弧型，与上端面13及下端面14接触部位采用导圆角r1，r1值大于2倍的吸能盒零件的整体壁厚，即r1＞2t；靠近所述第一端面11侧的凸筋15的中心线所在的平面与第一端面11平行，靠近所述第二端面12侧的凸筋15的中心线所在的平面与第二端面12平行；所述凸筋15的数量可根据吸能盒产品特性及尺寸进行设置。

所述内侧面16及外侧面17上的凹筋18，贯穿于所在侧面平面，截面呈抛物线型或圆弧型，且与所在侧面接触部位采用导圆角r2，r2值大于3倍的零件壁厚，即r2＞3t；靠近所述第一端面11侧的凹筋1中心线所在的平面与第一端面11平行，靠近所述第二端面12侧的凹筋18中心线所在的平面与第二端面12平行。所述凹筋18的数量可根据吸能盒产品特性及尺寸进行设置。

所述凹筋18的深度沿第一端面11至第二端面12的方向，依次递减或至少不增大，即h1≥h2≥h3。

所述凸筋15和凹筋18在相邻两个面上的数量相同，所述吸能盒1四个平面上相对应位置的凸筋15和凹筋18应在同一个平面上。

所述上端面13及下端面14与所述内侧面16及外侧面17相交处的导圆角R，R值应大于5倍的零件壁厚，即R＞5t。

本发明的一种液压成形结构吸能盒的制造过程如下：

(1)、坯料：管型金属坯料；

(2)、液压成形：将管坯放到下模中，上、下模具闭合，通过左、右水平冲头模具的直线运动实现管坯的密封，然后在管坯中注入高压液体介质来实现管坯的塑性变形，直至管坯与模具型腔完全贴合，成形结束。

根据所述吸能盒1尺寸、设备规格，可采用一次成形多个零件，由于所述吸能盒第一端面11和第二端面12均为平面，分离时可采用锯或模具来实现。

本发明的工作原理及使用过程：

当汽车发生前、后正面碰撞时，由于保险杠横梁的强度较大，开始时并不发生塑性变形或塑性变形量较小，而是将力传递给吸能盒1。根据吸能盒1的结构特点，靠近第一端面11的、内16外17两侧凹筋18深度最大，使得该处位置首先发生溃缩变形，并依次向第二端面12方向传递，直至被完全压溃。如果此时碰撞所产生的能量完全被吸能盒1吸收，则车身纵梁不发生变形；如果碰撞产生的能量没有被完全吸收，则车身纵梁、保险杠横梁将会发生变形，直至能量被完全吸收。

采用本发明结构吸能盒，降低了冲压模具和焊装夹具的投资，同时也提升了管坯材料的利用率，实现吸能盒零件制造成本降低1.5％；通过产品试验验证，本发明结构的吸能盒与原冲压焊接结构相比，吸能效果增加6.8％；由于本发明吸能盒沿轴线为封闭结构，无焊接搭接结构，实现吸能盒总成质量减轻3.03％，如果在保证产品性能(吸能效果)相同的条件下，可通过减小管坯厚度来实现进一步的减重。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (5)

1.一种液压成形结构吸能盒，其特征在于，吸能盒主体(1)呈截面封闭的、面对称的方筒形状，方筒形状的左右两个端面分别为第一端面(11)和第二端面(12)，上下两个端面分别为上端面(13)及下端面(14)，前后两个端面分别为内侧面(16)及外侧面(17)；所述第一端面(11)及第二端面(12)均为平面，所述上端面(13)及下端面(14)的端面上均有向上凸起的凸筋(15)，所述内侧面(16)及外侧面(17)的端面上均有向内凹陷的凹筋(18)，所述上端面(13)及下端面(14)与所述内侧面(16)及外侧面(17)相交处均采用导圆角结构；

所述吸能盒主体(1)沿轴线(2)的截面周长变化率不超过5％；所述截面周长变化率η是指吸能盒主体(1)沿轴线截面周长的变化程度，用百分数表示，最大截面周长变化率可用下式计算：

式中：Cmax为最大截面周长，Cmin为最小截面周长；

所述内侧面(16)及外侧面(17)上的凹筋(18)，贯穿于所在侧面平面，截面呈抛物线型或圆弧型，且与所在侧面接触部位采用导圆角r2，r2值大于3倍的零件壁厚，即r2＞3t；靠近所述第一端面(11)侧的凹筋(18)中心线所在的平面与第一端面(11)平行，靠近所述第二端面(12)侧的凹筋(18)中心线所在的平面与第二端面(12)平行；

所述上端面(13)及下端面(14)上的凸筋(15)，截面呈抛物线型或圆弧型，与上端面(13)及下端面(14)接触部位采用导圆角r1，r1值大于2倍的零件壁厚，即r1＞2t；靠近所述第一端面(11)侧的凸筋(15)的中心线所在的平面与第一端面(11)平行，靠近所述第二端面(12)侧的凸筋(15)的中心线所在的平面与第二端面(12)平行。

2.如权利要求1所述的一种液压成形结构吸能盒，其特征在于，所述第一端面(11)与保险杠横梁相连接，根据保险杠横梁的形状，第一端面(11)与所述吸能盒轴线(2)不垂直；所述第二端面(12)与车身纵梁相连接，第二端面(12)与所述吸能盒轴线(2)垂直。

3.如权利要求1所述的一种液压成形结构吸能盒，其特征在于，所述凹筋(18)的深度沿第一端面(11)至第二端面(12)的方向，依次递减或至少不增大，即h1≥h2≥h3。

4.如权利要求1所述的一种液压成形结构吸能盒，其特征在于，所述凸筋(15)和凹筋(18)在相邻两个面上的数量相同，所述吸能盒主体(1)四个平面上相对应位置的凸筋(15)和凹筋(18)应在同一个平面上。

5.如权利要求1所述的一种液压成形结构吸能盒，其特征在于，所述上端面(13)及下端面(14)与所述内侧面(16)及外侧面(17)相交处的导圆角R，R值应大于5倍的零件壁厚，即R＞5t。