RU2500515C2 - Welded blank for forming car body parts - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to blanks intended for cold forming of structural parts, in particular, car body components. Proposed blank consists of parts welded of steel sheet, band or strip selected proceeding from strength and formability. Components of the part are composed of figures welded in straight lines. Welded seams are arranged in the lines of projection along welded seams of said components on blank side with shorter seams. Blanks feature sizes with machining allowances at the edges to be welded. To optimise cutting-to-length, the components are shaped to figures formed by straight lines with extreme points that feature regular shape (rectangle, trapezoid, parallelogram, right triangle) with due allowance for shape of sheet, band or strip.

EFFECT: higher strength.

4 cl, 18 dwg

Description

Изобретение относится к листовым заготовкам для изготовления методами холодной штамповки из них корпусных деталей, в частности деталей кузовов автомобилей.The invention relates to sheet blanks for the manufacture of cold stamping from them body parts, in particular parts of car bodies.

В настоящее время проектируют и изготавливают листовые сварные заготовки (ЛСЗ) для штамповки деталей кузова автомобиля на основании выполнения прочностных расчетов и исходя из анализа штампуемости деталей, в результате которых определяют наиболее нагруженные зоны 2 и 3 на детали 1 (фиг.1), по уровню напряжений и деформаций в этих зонах выбирают марку материала и его толщину, после чего производят раскрой заготовок составляющих ЛСЗ из листа, полосы или ленты выбранных материалов и сваривают их.Currently, sheet welded blanks (LSZ) are being designed and manufactured for stamping car body parts based on strength calculations and based on parts stampability analysis, which determine the most loaded zones 2 and 3 on part 1 (Fig. 1), by level of stresses and strains in these zones, select the grade of material and its thickness, after which the blanks are made of the components of the LSZ from a sheet, strip or tape of the selected materials and welded.

Известны ЛСЗ, представляющие собой плоскую сварную конструкцию, состоящую из двух или нескольких листовых заготовок равной и разной толщины и прочности, соединенных между собой посредством сварки (фиг.2) (патент ЕР №1149719, Информационные материалы ф.«ThyssenKrupp Tailored Blanks» 07/2003 г., с.6, 16). Геометрическая форма, марки материалов и толщина составляющих частей ЛСЗ выполнены на основе прочностного расчета и анализа штампуемости. За счет этого детали из ЛСЗ обладают следующими преимуществами: увеличивается прочность детали за счет утолщения листа в наиболее нагруженных зонах, исключаются усиливающие элементы детали, снижается себестоимость изготовления детали за счет сокращения расхода металла, повышается герметичность детали.Known LSZ, which is a flat welded structure consisting of two or more sheet blanks of equal and different thickness and strength, interconnected by welding (figure 2) (patent EP No. 1149719, Information materials f. "ThyssenKrupp Tailored Blanks" 07 / 2003, p. 6, 16). The geometric shape, grade of materials and the thickness of the components of the LSZ are made on the basis of strength calculation and analysis of stampability. Due to this, LSZ parts have the following advantages: the strength of the part increases due to thickening of the sheet in the most loaded areas, the reinforcing elements of the part are eliminated, the cost of manufacturing the part is reduced by reducing the consumption of metal, and the tightness of the part is increased.

Недостатком приведенных конструкций ЛСЗ в связи с неудовлетворительной штампуемостью детали в усиливаемых зонах является необходимость использования составляющих частей ЛСЗ повышенной толщины или прочности увеличенных по размеру. Это приводит к повышенному расходу металла и увеличению массы штампуемых из ЛСЗ деталей.The disadvantage of the above LSZ designs in connection with the poor stampability of the part in the reinforced zones is the need to use components of the LSZ of increased thickness or strength increased in size. This leads to increased metal consumption and an increase in the mass of parts stamped from LSZ.

Также известны конструкции ЛСЗ, составляющие части повышенной толщины или прочности, имеющих форму раскроя материала по ломаным линиям (фиг.3), приближенным к форме зон усиления (X. Bellut. «Welded blanks. Characterization and implementation.» // Sollac Usinor Group, 1998, с.81; Вернадский В.Н. Тонколистовые сварные составные заготовки - «Tailored blanks» в автомобилестроении // Обзорная информация ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины, 2001 г., с.8). Преимуществом таких конструкций ЛСЗ является уменьшение массы деталей за счет формы усиленной части приближенной к форме нагруженной зоны деталей. Однако проблема повышенного расхода материала в таких ЛСЗ решена частично, при этом ЛСЗ имеют следующие недостатки: снижение технологичности при подготовке кромок, сборке и сварке, необходимость использования сложного сварочного оборудования.Also known are LSZ constructions that make up parts of increased thickness or strength, having the form of cutting material along broken lines (Fig. 3), close to the shape of reinforcement zones (X. Bellut. "Welded blanks. Characterization and implementation." // Sollac Usinor Group, 1998, p. 81; Vernadsky V.N. Thin-sheet welded composite billets - “Tailored blanks” in the automotive industry // Overview of the E.O. Paton Electric Welding Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2001, p. 8). The advantage of such LSZ designs is the reduction in the mass of parts due to the shape of the reinforced part close to the shape of the loaded zone of the parts. However, the problem of increased material consumption in such LSZs has been partially solved, while LSZs have the following disadvantages: a decrease in manufacturability in edge preparation, assembly and welding, and the need to use sophisticated welding equipment.

Наиболее близким к заявляемой конструкции ЛСЗ принята конструкция ЛСЗ, составляющие части повышенной толщины или прочности которой имеют форму раскроя материала по кривой линии (фиг.4), в том числе замкнутой, приближенным к форме зон усиления (Информационные материалы ф.«ThyssenKrupp Tailored Blanks» 07/2003 г., с.12). Преимуществом таких ЛСЗ перед другими аналогами является улучшенная штампуемость за счет вывода усиленных частей из зоны критических зон штампуемой детали и уменьшение массы детали.Closest to the claimed design of the LSZ is the design of the LSZ, the components of increased thickness or strength which have the form of cutting the material along a curved line (Fig. 4), including closed, close to the shape of the reinforcement zones (Information materials from the ThyssenKrupp Tailored Blanks 07/2003, p.12). The advantage of such LSZ over other analogues is improved stampability due to the withdrawal of reinforced parts from the zone of critical zones of the stamped part and the reduction in the mass of the part.

Недостатками этой конструкции ЛСЗ являются: повышенный по сравнению с аналогами расход листового проката из-за формы заготовки, имеющей сторону под сварку по кривой линии, существенное усложнение и удорожание технологического процесса подготовки кромок, сборки и сварки, а также необходимости использования сложного сварочного оборудования.The disadvantages of this LSZ design are: increased consumption of sheet metal in comparison with analogues due to the shape of the billet having a side for welding along a curved line, significant complication and cost of the technological process of edge preparation, assembly and welding, as well as the need to use complex welding equipment.

Задачей изобретения является получение малоотходной ЛСЗ оптимальной формы, максимально приближенной по форме к детали с учетом повышения толщины в критических, более нагруженных зонах деталей.The objective of the invention is to obtain low-waste LSZ optimal shape, as close as possible to the shape of the part, taking into account the increase in thickness in critical, more loaded areas of the parts.

Поставленная задача решается за счет того, что ЛСЗ для штамповки деталей. автомобиля, содержащая составные, сваренные части из листовых заготовок, требуемых по условиям прочности и штампуемости сортамента и марок стали из листа, ленты или полосы, отличающаяся тем, что составные части ЛСЗ выполнены в виде фигур, свариваемых по прямым линиям, сварные швы располагаются по линиям проекции вдоль свариваемых сторон составных частей на стороны заготовки с наименьшей длиной швов, при этом заготовки изготовлены размерами с припуском на механическую обработку подлежащих сварке кромок. Для повышения технологичности процесса сборки и сварки предварительно изготавливают заготовки размером, обеспечивающим одновременное получение двух и более ЛСЗ с их последующей разрезкой в требуемый размер. Для повышения рациональности раскроя составные части ЛСЗ выполняют в виде фигур, образуемых прямыми линиями с угловыми точками и имеющих правильную геометрическую форму (прямоугольник, трапеция, параллелограмм, прямоугольный треугольник) с учетом формы листа, ленты или полосы.The problem is solved due to the fact that LSZ for stamping parts. car, containing components, welded parts from sheet blanks, required by the terms of strength and stampability of the assortment and steel grades from sheet, tape or strip, characterized in that the components of the LSZ are made in the form of figures that are welded in straight lines, welds are located in lines projections along the sides of the components to be welded onto the sides of the workpiece with the smallest seam length, while the workpieces are made with dimensions with allowance for machining the edges to be welded. To increase the manufacturability of the assembly and welding process, preforms are prefabricated with a size that ensures the simultaneous production of two or more LSZ with their subsequent cutting into the required size. To improve the rationality of cutting, the components of the LSZ are made in the form of figures formed by straight lines with corner points and having the correct geometric shape (rectangle, trapezoid, parallelogram, right triangle) taking into account the shape of the sheet, tape or strip.

Сущность конструкции ЛСЗ для штамповки деталей автомобиля поясняется следующими графическими материалами. На фиг.1 показана предполагаемая конструкция детали внутренней панели двери автомобиля из листа 1 с зонами 2 и 3, имеющими толщину и механические свойства материалов, требуемые по условиям прочности и штампуемости. На фиг.2-3 показаны аналоги, а наиболее близкая по конструкции к заявляемой изображена на фиг.4 с менее нагруженной частью 7а и приближенными по форме к нагруженным зонам усиленным частям 8а и 9а. На фиг.5 показана ЛСЗ внутренней панели боковой двери автомобиля с указанными составными частями, из которых 11 и 16 выполнены усиленными, а части 10, 12-15, 17, 18 - менее нагруженными. На фиг.6-10 изображены части ЛСЗ и различная их компоновка, из которых произведена сборка и сварка заготовки, при этом на кромках частей показаны припуски на механическую обработку. На фиг.11 показаны составные части ЛСЗ 19, 20 размером, обеспечивающим получение двух и более частей 11, 12 с припуском на кромках на механическую обработку. На фиг.12 показана ЛСЗ, выполненная из частей 19, 20, а на фиг.13 пунктиром показана линия ее разрезки на ЛСЗ, составленные из заготовок 11 и 12, представленных на фиг.14. На фиг.15 показаны заготовка 21 составленная размером, обеспечивающим получение двух и более частей 18 с припуском на кромках на механическую обработку и ЛСЗ, составленная из заготовок 16, 17. На фиг.16 представлена ЛСЗ, выполненная из заготовок 16, 17, 21, а пунктиром показаны линии разрезки на ЛСЗ, составленные из заготовок 16, 17, 18, представленная на фиг.17 и 18. В частном случае показана ЛСЗ, составленная из заготовок 16, 17, 22, при этом ЛСЗ, составленные из заготовок 16, 17 выполнены с зазором относительно линии разрезки на ЛСЗ, составленную из заготовок 16, 17, 18.The essence of the design LSZ for stamping car parts is illustrated by the following graphic materials. Figure 1 shows the proposed design of the part of the inner panel of the car door from sheet 1 with zones 2 and 3 having the thickness and mechanical properties of the materials required by the conditions of strength and stampability. Figure 2-3 shows analogues, and the closest in design to the claimed is shown in figure 4 with a less loaded part 7A and closer in shape to the loaded zones reinforced parts 8a and 9a. Figure 5 shows the LSZ of the inner panel of the side door of the car with the indicated components, of which 11 and 16 are made reinforced, and parts 10, 12-15, 17, 18 are less loaded. Figure 6-10 shows the parts of the LSZ and their different layout, from which the assembly and welding of the workpiece was made, while on the edges of the parts machining allowances are shown. Figure 11 shows the components of the LSZ 19, 20 size, providing two or more parts 11, 12 with an allowance at the edges for machining. In Fig.12 shows the LSZ made of parts 19, 20, and in Fig.13 the dashed line shows the line of its cutting into the LSZ, composed of blanks 11 and 12 shown in Fig.14. On Fig shows the workpiece 21 composed in size, providing two or more parts 18 with an allowance at the edges for machining and LSZ, composed of blanks 16, 17. FIG. 16 shows LSZ made from blanks 16, 17, 21, and the dashed line shows the cutting lines on the LSZ, composed of blanks 16, 17, 18, shown in Fig.17 and 18. In a particular case, the LSZ composed of blanks 16, 17, 22, while LSZ composed of blanks 16, 17 made with a gap relative to the cutting line on the LSZ, composed of blanks 16, 17, 1 8.

Несмотря на значительное количество составных заготовок, из которых получают ЛСЗ, заявленная конструкция предподчтительна в изготовлении в серийном и крупносерийном производстве из-за одновременной подготовки частей данной конструкции, в частности, фрезерованием кромок поверхностей заготовок в пакете под соединение сваркой, что позволяет повысить их качество) и без использования сложного многокоординатного оборудования составных частей ЛСЗ в виде фигур, образуемых прямыми линиями с угловыми точками и имеющих правильную геометрическую форму (прямоугольник, трапеция, параллелограмм, прямоугольный треугольник) с учетом формы листа, ленты или полосы. В конечном итоге, конструкция ЛСЗ менее металлоемка, что снижает массу штампуемых деталей кузова автомобиля и влияет на улучшение штампуемости получаемых из них деталей кузова автомобиля.Despite the significant number of composite blanks from which the LSZ is obtained, the claimed design is preferable to manufacture in serial and large-scale production due to the simultaneous preparation of parts of this design, in particular, milling the edges of the surfaces of the blanks in the bag for welding, which improves their quality) and without the use of complex multi-coordinate equipment of LSZ components in the form of figures formed by straight lines with corner points and having the correct geometric kuyu shape (rectangle, trapezoid, parallelogram, triangle, rectangular) with regard to the shape of the sheet, ribbon or strip. Ultimately, the LSZ design is less metal-intensive, which reduces the mass of stamped car body parts and affects the improvement of the stampability of the car body parts obtained from them.

Claims (4)

1. Листовая сварная заготовка для штамповки деталей кузова автомобиля, представляющая собой плоскую сварную конструкцию, выполненная из двух или более составных частей из листа, ленты или полосы, требуемых по условиям прочности и штампуемости сортамента и марок стали, причем составные части листовой сварной заготовки имеют форму в виде фигур, свариваемых по прямым линиям, отличающаяся тем, что сварные швы расположены по линиям проекции вдоль свариваемых сторон составных частей на края листовой сварной заготовки, при этом длина швов выбрана наименьшей по отношению к габаритным размерам листовой сварной заготовки.1. A sheet welded billet for stamping parts of a car body, which is a flat welded structure made of two or more components of a sheet, tape or strip, required by the conditions of strength and stampability of the assortment and steel grades, and the components of the sheet welded billet have the form in the form of figures welded in straight lines, characterized in that the welds are located along the projection lines along the welded sides of the component parts to the edges of the sheet welded workpiece, while the length of the welds at least with respect to the overall dimensions of the welded sheet blanks. 2. Листовая сварная заготовка по п.1, отличающаяся тем, что составные части имеют размеры с припуском на механическую обработку подлежащих сварке кромок.2. The sheet welded billet according to claim 1, characterized in that the component parts are dimensioned with an allowance for machining the edges to be welded. 3. Листовая сварная заготовка по п.1, отличающаяся тем, что составные части листовой сварной заготовки выполняют в виде фигур, образуемых прямыми линиями с угловыми точками и имеющих правильную геометрическую форму, исходя из размеров листа, ленты или полосы.3. The sheet welded billet according to claim 1, characterized in that the components of the sheet welded billet are made in the form of figures formed by straight lines with corner points and having the correct geometric shape, based on the dimensions of the sheet, tape or strip. 4. Листовая сварная заготовка по п.1, отличающаяся тем, что она имеет размер, обеспечивающий последующее получение двух и более листовых сварных заготовок из нее. 4. The sheet welded billet according to claim 1, characterized in that it has a size that ensures the subsequent receipt of two or more sheet welded billets from it.

Images