CN111468584A - 一种用于制备防撞主梁的模具、防撞主梁的制备方法及防撞梁 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制备防撞主梁的模具、防撞主梁的制备方法及防撞梁，包括：模具主体，具有沿其长度方向延伸且用于制备防撞主梁的空心腔体，模具主体包括沿其长度方向首尾相连的至少两个子模具；可移动镶块，能够插装于相邻两个子模具之间，且具有与模具主体同轴设置的空心腔体。采用可分离结构且长度可调整的防撞主梁的模具，通过在模具主体的可分离区***可移动镶块，使得仅通过一套模具主体及多个可移动镶块即可实现不同长度防撞主梁的制备，能够实现多车型通用及其平台化，有效降低防撞主梁模具的开发成本以及制备成本。
Description
技术领域
本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种用于制备防撞主梁的模具、防撞主梁的制备方法及防撞梁。
背景技术
防撞梁是用来减轻车辆受到碰撞时吸收碰撞能量的一种装置，由主梁、吸能盒，连接汽车的安装板组成，主梁、吸能盒都可以在车辆发生低速碰撞时有效吸收碰撞能量，尽可能减小撞击力对车身纵梁的损害，通过这样就发挥了它对车辆的保护作用。这就使得防撞梁在汽车的结构构造中起到了至关重要的作用。
然而市面上各式各样的汽车对防撞梁的形状及结构需求不尽相同，这就使得不同车型所需的防撞梁的长度及截面形状各异，进而导致防撞梁的模具制造及加工成本居高不下。
为满足多数车型的防撞需求，目前常见的防撞梁有：铝挤压型材等截面防撞梁、辊压等截面防撞梁和钣金冲压件焊接防撞梁。上述几种防撞梁受限于制备工艺，具有通用化程度低且模具制备成本高的问题，难以实现防撞梁的批量化生产。
发明内容
为解决上述部分或全部问题，本发明提供一种用于制备防撞主梁的模具、防撞主梁的制备方法及防撞梁，采用可分离结构且长度可调整的防撞主梁的模具，通过在模具主体的可分离区***可移动镶块，并配合内高压成型的制备工艺，使得仅通过一套模具主体及多个可移动镶块即可实现不同长度防撞主梁的制备，能够实现多车型通用及其平台化，有效降低了防撞梁的制备成本。
本发明提供了一种用于制备防撞主梁的模具，包括：模具主体，具有沿其长度方向延伸且用于制备所述防撞主梁的空心腔体，所述模具主体包括沿其长度方向首尾相连的至少两个子模具；可移动镶块，能够插装于相邻两个子模具之间，且具有与所述模具主体同轴设置的空心腔体。
优选地，所述模具主体包括上模和能与所述上模围成所述空心腔体的下模；所述上模包括沿其长度方向首尾相连的至少两个子上模，所述下模包括沿其长度方向首尾相连的至少两个子下模；
所述可移动镶块包括能插装于相邻两个所述子下模之间的第一子插件和能插装于相邻两个所述子上模之间的第二子插件，所述第二子插件能与所述第一子插件围成所述空心腔体。
优选地，所述可移动镶块与相邻两个所述子模具的近邻面的截面形状相同；所述模具主体沿其长度方向的截面形状相同或不同。
优选地，所述模具主体的最大截面周长与最小截面周长的比值小于1.2。
优选地，所述模具主体内设置有冷却通道，所述冷却通道沿所述模具主体的周向间隔排布并沿所述模具主体的长度方向延伸。
优选地，所述可移动镶块内设置有与所述冷却通道相导通的过孔。
本发明还提供了一种防撞主梁，包括：
圆管经热处理后，夹装于所述模具内；
向所述圆管内注入高压气体，以使所述圆管按所述模具的形状成型为预设的管件；
释放所述管件内的高压气体，并向所述管件内注入冷却液；
待所述管件冷却结束后，排出所述管件内的冷却水并取出所述管件。
优选地，圆管经热处理后，夹装于所述模具内；具体为：
选取相应长度的可移动镶块插装于相邻两个子模具之间，以使得所述模具总长满足预设防撞主梁的长度需求；
将与所述模具相匹配且具有预设直径的圆管加热至880-960℃并保温；
热处理完成后，快速将所述圆管夹装于所述模具内。
优选地，所述圆管的壁厚沿其长度方向呈区域性变化，且所述圆管在相邻的不同壁厚区域间设置有厚度过渡区。
优选地，向所述圆管内注入高压气体；具体为：
采用推进缸顶住或部分地推入所述圆管的注气口，并向所述圆管内注入高压气体；
从所述圆管的排气口排出的所述高压气体循环至所述圆管的注气口，并经所述注气口再次注入至所述圆管内；
待所述圆管内增压至预设压力值后，保压5-20S。
优选地，释放所述管件内的高压气体，并向所述管件内注入冷却液；具体为：
待所述管件内保压结束后，释放所述管件内的高压气体；
通过推进缸向所述管件的空心腔体内注入冷却液，同时向所述模具内的冷却通道内注入冷却液。
通过推进缸向所述管件内以及模具的冷却通道内注入冷却液。
本发明又提供了一种防撞梁，包括具有空腔结构的防撞主梁，设置于所述防撞主梁上的一对吸能件以及与所述吸能件相连且用于连接汽车纵梁的一对安装板。
优选地，所述防撞主梁的截面厚度沿其长度方向呈区域性变化，且所述防撞主梁在相邻的不同壁厚区域间设置有厚度过渡区。
优选地，所述防撞主梁沿其长度方向的截面形状相同或不同。
优选地，所述防撞主梁的最大截面周长与最小截面周长的比值小于1.2。
优选地，所述防撞主梁的两端朝向所述吸能件的外侧延伸。
本发明采用可分离结构且长度可调整的防撞主梁的模具，通过在模具主体的可分离区***可移动镶块，使得仅通过一套模具主体及多个可移动镶块即可实现不同长度防撞主梁的制备，能够实现多车型通用及其平台化，有效降低防撞主梁模具的开发成本以及制备成本。本发明在使用防撞主梁的模具的基础上，再配合向管件内注入高压气体的工艺，能够制备出预设形状的空心管件，有效简化了防撞主梁的制备工序及制备成本，并大幅降低了防撞主梁的重量，利于汽车的轻量化。通过使用具有管壁厚度变化的圆管，来制备具有变厚度的防撞主梁，通过使用截面变化的模具，制备变截面的防撞主梁，通过改变圆管的原材料，制备变材料的防撞主梁，有效提高了模具的通用化程度并降低了防撞梁的制备成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例所示防撞主梁模具的装配结构示意图；
图2为本发明实施例所示防撞主梁模具的结构示意图：
图3为本发明实施例所示防撞主梁模具的使用状态示意图；
图4为本发明实施例所示防撞梁的结构示意图一；
图5为图4中沿A-A方向的截面示意图；
图6为图4中沿B-B方向的截面示意图；
图7为图4中沿C-C方向的截面示意图；
图8为本发明实施例所示防撞梁的结构示意图二。
附图标记说明：模具100，模具主体1，子模具101，上模102，下模103，可移动镶块2，第一子插件201，第二子插件202；防撞梁200，防撞主梁3，厚度过渡区301，吸能件4，安装板5，推进缸6。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1-2所示，本实施例提供了一种用于制备防撞主梁3的模具100，包括：模具主体1，具有沿其长度方向延伸且用于制备防撞主梁3的空心腔体，模具主体1包括沿其长度方向首尾相连的至少两个子模具101；可移动镶块2，能够插装于相邻两个子模具101之间，且具有与模具主体1同轴设置的空心腔体。
防撞主梁3需安装于汽车的左右纵梁上，由于不同车型的纵梁间距不同，这就使得防撞主梁3的安装跨距不同，由于防撞主梁3与吸能件连接位置通用，通过采用可分离结构且长度可调整的防撞主梁3的模具100，通过在模具主体1的可分离区***可移动镶块2，使得仅通过一套模具主体1及多个可移动镶块2即可实现不同长度防撞主梁3的制备。这就使得当防撞梁200的安装跨距发生变化后，防撞主梁3也均可与吸能盒匹配。实现零件通用最大化；相较于现有技术的冲压焊接类防撞梁200大幅降低了模具100的开发成本及设计开发，利于节能减耗。采用具有空心腔体的模具100，能够制备出具有封闭截面的防撞主梁3，相较于现有技术中开口结构的防撞主梁3，大幅提升了防撞主梁3的抗弯性能，通过改变模具100的空心腔体的形状，能够制备出具有不同截面形状的防撞主梁3，进而满足不同车型对防撞梁200的结构需求。
本实施方式中的模具主体1包括上模102和能与上模102围成空心腔体的下模103；上模102包括沿其长度方向首尾相连的至少两个子上模，下模103包括沿其长度方向首尾相连的至少两个子下模；可移动镶块2包括能插装于相邻两个子下模之间的第一子插件201和能插装于相邻两个子上模之间的第二子插件202，第二子插件202能与第一子插件201围成空心腔体。
本实施方式中的模具主体1包括上模102和下模103，待制备防撞主梁3时，通过将管件封装于上、下模103之间，便于管件的快速装模。通过将上模102设计成具有至少两个可分离的子上模，将下模103设计成具有至少两个可分离的子下模，依据预设防撞主梁3的长度需求，可在下模103和上模102的分离区分别***第一子插件201和第二子插件202，使得在不需要更换模具100的情况下，即可延长模具100长度。因此，可不再需要由于防撞主梁3长度不同而开发多套模具100，本实施方式中仅通过一套模具100及多个可移动镶块2即可实现不同长度防撞主梁3的制备。
本实施方式中，可移动镶块2与相邻两个子模具101的近邻面的截面形状相同；这就使得当向模具主体1的可分离区插装可移动镶块2后，能保证模具100内空心腔体的封闭性和完整性，有效保证了成型后防撞主梁3的所需形状。模具主体1沿其长度方向的截面形状相同或不同。进而能够制备出截面形状一致的的防撞主梁3以及截面形状沿其长度方向变化的防撞主梁3，进而能够满足汽车不同安装位置的结构需求。
本实施例中，模具主体1的最大截面周长与最小截面周长的比值小于1.2。在满足零件成型性要求的前提下，防撞主梁3在零件长度方向上截面可变，在本实施方式中，优选模具主体1的最大截面周长和最小截面周长的比值在1.05-1.2之间变化，以满足性能和减重的要求。
本实施方式中的模具主体1内设置有冷却通道，冷却通道沿模具主体1的周向间隔排布并沿模具主体1的长度方向延伸。待使用该模具100制备防撞主梁3时，通常会借助内高压成型工艺，在管件处于高温状态时，向管件内吹入高压气，待吹起结束后，需对成型后管件进行降温，本实施方式通过在模具100内设置冷却通道，能够实现管件的快速降温，有效缩短了防撞主梁3的制备时长，利于扩大产能并降低防撞主梁3的制备成本。
在本实施方式中，可移动镶块2内设置有与冷却通道相导通的过孔。在向模具主体1的可分离区***可移动镶块2后，该过孔能够保证模具主体1上冷却通道的正常导通，进而保证了管件降温的正常进行。
如图1-3所示，本实施例还提供了一种防撞主梁3的制备方法，使用上述实施例中的防撞主梁3的模具100实施，其包括如下步骤：
步骤一，圆管经热处理后，夹装于模具100内。
具体包括：
101、选取相应长度的可移动镶块2插装于相邻两个子模具101之间，以使得模具100总长满足预设防撞主梁3的长度需求；
102、将与模具100相匹配且具有预设直径的圆管加热至880-960℃并保温；
103、热处理完成后，快速将圆管夹装于模具100内。
根据预设防撞主梁3长度需求，通过向模具主体1的可分离区插装相应长度的可移动镶块2，以使得模具100总长满足使用需求。按照预设防撞主梁3的长度准备相应长度以及直径的圆管，并事先将该圆管进行热处理，当本实施方式中所指的圆管的材料为无镀层钢板时，在对圆管加热的过程中需要增加保护气氛；若圆管的材料为有镀层钢板时，则在对圆管加热的过程中不需要增加保护气氛；待圆管加热至880-960℃后保温一定时间，并在5s内快速将圆管转移至模具100内进行定位。
本实施方式中，圆管的壁厚沿其长度方向呈区域性变化，且圆管在相邻的不同壁厚区域间设置有厚度过渡区。这就使得圆管经模具100挤压成型后能够形成具有变厚度的防撞主梁3，使得一套模具100即可制备多种规格的防撞主梁3，有效拓宽了模具100的使用范围。
步骤二，向圆管内注入高压气体，以使圆管按模具100的形状成型为预设的管件。空腔结构的防撞主梁3的制备，一般采用内高压成型，主要包括液压胀型、加热高压气胀成型；目前，液压胀型可成型抗拉强度500-1000MPa之间的材料、热气胀可成型抗拉强度800-2500MPa之间的材料，具有材料选择范围宽的特点。
具体包括：
201、采用推进缸6顶住或部分地推入圆管的注气口，并向圆管内注入高压气体；
202、从圆管的排气口排出的高压气体循环至圆管的注气口，并经注气口再次注入至圆管内；
203、待圆管内增压至预设压力值后，保压5-20S。
由推进缸6顶住圆管或部分地推入圆管，并使推进缸的一侧经圆管的注气口向圆管内注入高压气体，通常情况下圆管腔体内压力需大于20MPa，从圆管的出气口排出的高压气体再次循环进入圆管，然后使得圆管按照模具100形状充分成型为预设的管件。通入气体时，确保增压-保压-泄压的流程，保压时长要求5-20s。
步骤三，释放管件内的高压气体，并向管件内注入冷却液。
具体包括：
301、待管件内保压结束后，释放管件内的高压气体；
302、通过推进缸6向管件的空心腔体内注入冷却液，同时向所述模具内的冷却通道内注入冷却液。
待气体泄压结束后，通过推进缸6向管件内腔及模具100的冷却通道内循环通冷却液，形成管件空心内腔与模具100内的双重冷却，有效增加了管件的冷却速度，缩短了防撞主梁3的制备时长。
步骤四，待管件冷却结束后，排出管件内的冷却水并取出管件。进而完成防撞主梁3的整个制备过程。
如图4-8所示，本实施例还提供了一种防撞梁200，使用上述实施例的防撞主梁的模具100制备，其包括：具有空腔结构的防撞主梁3，设置于防撞主梁3上的一对吸能件4以及与吸能件4相连且用于连接汽车纵梁的一对安装板5。
使用上述实施例中的防撞主梁3模具100以及防撞主梁3的制备方法制备的防撞梁主梁3，能够满足具有不同纵梁跨距的汽车的需求，由于防撞主梁3与吸能件4的连接位置是通用的，通过在模具主体1的可分离区***相应长度的可移动镶块2，以制备出相应长度的防撞主梁3，进而满足不同汽车纵梁的跨度需求，实现零件的通用最大化，相加较于冲压焊接类防撞梁200，大幅降低了模具100再开发的成本，利于节能降耗。本实施方式中，具有封闭截面的空腔结构的防撞主梁3，相较于现有技术中开口结构的防撞主梁3，大幅提升了防撞主梁3的抗弯性能，通过改变模具100的空心腔体的形状，能够制备出具有不同截面形状的防撞主梁3，进而满足不同车型对防撞梁200的结构需求。通过调整向管件内注入的高压气，还能实现不同壁厚的防撞主梁3制备。
本实施方式中的防撞主梁3的截面厚度沿其长度方向呈区域性变化，且防撞主梁3在相邻的不同壁厚区域间设置有厚度过渡区301。在制备用于成型防撞主梁3的圆管时，运用变厚度板，实现圆管的厚度变化，进而能够制备出厚度变化的防撞主梁3，进而满足防撞梁200在不同位置的防撞需求。
防撞主梁3沿其长度方向的截面形状相同或不同。优选的，防撞主梁3的最大截面周长与最小截面周长的比值小于1.2。在满足零件成型性要求的前提下，空腔结构的防撞主梁3在零件长度方向上截面可变，最大和最小截面周长在5-20％之间变化，以满足性能和减重的要求。
防撞主梁3的两端朝向吸能件4的外侧延伸。为满足汽车25％偏置的碰撞能力需求，防撞主梁3的两端需要向吸能件4外侧延伸，以增强防撞梁200的碰撞能力。
相对于传统技术，本实施方式中的防撞梁200的质量更轻，通过选择合适的材料、料厚，能够实现汽车的轻量化，且比传统防撞梁200减重约5％-15％；
本实施方式中的防撞梁200，具有结构简单、经济成本低、在提升防撞梁200的碰撞能力的基础上，还利于车身的轻量化，有效减少了防撞梁200的制备工序，大幅降低了防撞梁200的开发及制备成本，具有广泛的应用前景。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (16)
1.一种用于制备防撞主梁的模具，其特征在于，包括：
模具主体，具有沿其长度方向延伸且用于制备所述防撞主梁的空心腔体，所述模具主体包括沿其长度方向首尾相连的至少两个子模具；
可移动镶块，能够插装于相邻两个子模具之间，且具有与所述模具主体同轴设置的空心腔体。
2.根据权利要求1所述的用于制备防撞主梁的模具，其特征在于，所述模具主体包括上模和能与所述上模围成所述空心腔体的下模；所述上模包括沿其长度方向首尾相连的至少两个子上模，所述下模包括沿其长度方向首尾相连的至少两个子下模；
所述可移动镶块包括能插装于相邻两个所述子下模之间的第一子插件和能插装于相邻两个所述子上模之间的第二子插件，所述第二子插件能与所述第一子插件围成所述空心腔体。
3.根据权利要求1所述的用于制备防撞主梁的模具，其特征在于，所述可移动镶块与相邻两个所述子模具的近邻面的截面形状相同；所述模具主体沿其长度方向的截面形状相同或不同。
4.根据权利要求3所述的用于制备防撞主梁的模具，其特征在于，所述模具主体的最大截面周长与最小截面周长的比值小于1.2。
5.根据权利要求1所述的用于制备防撞主梁的模具，其特征在于，所述模具主体内设置有冷却通道，所述冷却通道沿所述模具主体的周向间隔排布并沿所述模具主体的长度方向延伸。
6.根据权利要求5所述的用于制备防撞主梁的模具，其特征在于，所述可移动镶块内设置有与所述冷却通道相导通的过孔。
7.一种防撞主梁的制备方法，使用权利要求1至6任一所述防撞主梁的模具实施，其特征在于，包括：
圆管经热处理后，夹装于所述模具内；
向所述圆管内注入高压气体，以使所述圆管按所述模具的形状成型为预设的管件；
释放所述管件内的高压气体，并向所述管件内注入冷却液；
待所述管件冷却结束后，排出所述管件内的冷却水并取出所述管件。
8.根据权利要求7所述的防撞主梁的制备方法，其特征在于，圆管经热处理后，夹装于所述模具内；具体为：
选取相应长度的可移动镶块插装于相邻两个子模具之间，以使得所述模具总长满足预设防撞主梁的长度需求；
将与所述模具相匹配且具有预设直径的圆管加热至880-960℃并保温；
热处理完成后，快速将所述圆管夹装于所述模具内。
9.根据权利要求8所述的防撞主梁的制备方法，其特征在于，所述圆管的壁厚沿其长度方向呈区域性变化，且所述圆管在相邻的不同壁厚区域间设置有厚度过渡区。
10.根据权利要求7所述的防撞主梁的制备方法，其特征在于，向所述圆管内注入高压气体；具体为：
采用推进缸顶住或部分地推入所述圆管的注气口，并向所述圆管内注入高压气体；
从所述圆管的排气口排出的所述高压气体循环至所述圆管的注气口，并经所述注气口再次注入至所述圆管内；
待所述圆管内增压至预设压力值后，保压5-20S。
11.根据权利要求7所述的防撞主梁的制备方法，其特征在于，释放所述管件内的高压气体，并向所述管件内注入冷却液；具体为：
待所述管件内保压结束后，释放所述管件内的高压气体；
通过推进缸向所述管件的空心腔体内注入冷却液，同时向所述模具内的冷却通道内注入冷却液。
通过推进缸向所述管件内以及模具的冷却通道内注入冷却液。
12.一种防撞梁，使用权利要求1-6任一所述防撞主梁的模具制备，其特征在于，包括具有空腔结构的防撞主梁，设置于所述防撞主梁上的一对吸能件以及与所述吸能件相连且用于连接汽车纵梁的一对安装板。
13.根据权利要求12所述的防撞梁，其特征在于，所述防撞主梁的截面厚度沿其长度方向呈区域性变化，且所述防撞主梁在相邻的不同壁厚区域间设置有厚度过渡区。
14.根据权利要求12所述的防撞梁，其特征在于，所述防撞主梁沿其长度方向的截面形状相同或不同。
15.根据权利要求14所述的防撞梁，其特征在于，所述防撞主梁的最大截面周长与最小截面周长的比值小于1.2。
16.根据权利要求14所述的防撞梁，其特征在于，所述防撞主梁的两端朝向所述吸能件的外侧延伸。
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| CN202010245457.4A CN111468584A (zh) | 2020-03-31 | 2020-03-31 | 一种用于制备防撞主梁的模具、防撞主梁的制备方法及防撞梁 |
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