一种轻量化汽车防撞梁断面结构的制作方法

1.本实用新型涉汽车配件技术领域，具体涉及一种轻量化汽车防撞梁断面结构。


背景技术：

2.随着国家排放法规和汽车发展需求日趋严格，汽车轻量化越来越多的引起人们的重视。汽车防撞梁总成作为发生碰撞时第一时间通过自身的变形来吸收和缓冲冲击能量的关键构件，在整个保险杠骨架系统起着决定性作用。 因此，在满足安全性能要求的基础上，开发更轻质的防撞梁总成对于汽车轻量化具有相当大的价值。而高强度镁合金密度小，强度高，弹性模量大，消震性好，承载冲击载荷能力比铝合金大，十分符合汽车轻量化的发展方向，是制作汽车防撞梁的理想轻质材料。
3.然而，采用高强度的镁材去生产加工防撞梁，与原先的钢材料成型防撞梁的工序不同。钢材由于熔点非常高（1538℃），很难通过挤压成型制得成品防撞梁，多采用辊压成型方案，因此钢结构的防撞梁结构较为单一。而镁合金材料（650℃）与铝合金材料（641℃）熔点较低，通过高温熔化后可进行一体化成型得到复杂的成品。这种成型方式上的不同，使得我们在设计镁合金防撞梁结构上可以有更多的不同。目前，传统防撞梁总成结构主要包含以下几类：
[0004]“口”字形：“口”字形防撞梁结构简单，在中低速碰撞中，可以起到一定保护及减小车身变形的作用，如cn208630538u公开了一种汽车防撞梁断面结构，通过在上下两个端面设置两个向内凹陷的弧形加强面，有效提升了防撞梁的结构强度。但“口”字形防撞梁结构中部易发生变形，在面对较大碰撞时，碰撞力还未传递到吸能盒，“口”字形防撞梁结构就易损坏，这使得碰撞力无法通过横梁均匀的传递到两侧吸能盒，吸能盒无法发生压溃吸收碰撞能量，降低了汽车的被动安全性能。
[0005]“日”字形和“目”字形：“日”字形和“目”字形防撞梁是在“口”字形防撞梁基础上添加了加强筋，进一步提升防撞梁整体的结构强度。如cn211308468u公开了一种轻量化的汽车防撞梁，采用了“日”字形铝合金防撞梁主梁与六边形吸能盒搭配，其结构稳定，抗冲击能力强。然而，“日”字形、“目”字形防撞梁在发生撞击时应力不容易分散，防撞梁背部应变大于材料的断裂延伸率，最终导致碰撞时前防撞梁背面及侧面均开裂。
[0006]“b”字形：“b”字形防撞梁一般为对称的设计，防撞梁的上部和下部的高度相同。如cn205344785u公开了一种汽车保险杠防撞梁本体的断面结构，该结构由水平面另一侧突出两个口字部，底端相互连接形成凹槽部，在发生碰撞时可有效吸收能量，减少撞击对车身纵梁的损害。但“b”字形防撞梁中部大多采用单排滚点焊，存在焊点频率高，电流负载高，整体焊接工时长，零件成本高的问题。此外，在发生碰撞时，防撞梁的受力往往在下部，这就容易导致下部反转，影响吸能的效果。


技术实现要素：

[0007]
本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供了一种轻量化汽车防撞
梁断面结构，将镁合金通过热挤压一体成型，制备具有弧形端面和加强筋断面结构的防撞梁，使其能够在碰撞中吸收更多的冲击能量，避免或者降低对前舱零部件的损害，降低维修费用，提高驾乘人员的安全性，同时，实现车身轻量化，达到降低能耗的目的。
[0008]
为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：它包含左端面、上端面、右端面、圆弧过渡面、左加强筋结构面、右加强筋结构面和下端面；所述上端面的左右两端分别利用圆弧过渡面一体成型有左端面和右端面，左端面与右端面的下端利用圆弧过渡面一体成型于下端面的左右两端上，位于上端面与下端面之间的空间内左右分别一体成型有左加强筋结构面和右加强筋结构面。
[0009]
优选地，所述汽车防撞梁断面结构的材质为：金属镁、镁-铝系列、镁-锌系列或镁-稀土系列合金。
[0010]
优选地，所述下端面为平面结构。
[0011]
优选地，所述上端面为圆弧面结构，该圆弧面结构半径为95-110mm。
[0012]
优选地，所述左加强筋结构面与右加强筋结构面为以下端面的中心点呈左右相对称的同圆心的圆弧面结构，该圆弧面结构的半径为25-30mm，且两个圆心的间距与下端面的长度比为1.5:34-1:20。
[0013]
优选地，所述左端面和右端面为以下端面的中心点呈左右相对称的非同圆心的圆弧面结构，该圆弧面结构的半径为15-23mm，且两个圆心的间距与下端面的长度比为5:4-7:6。
[0014]
优选地，所述左加强筋结构面与右加强筋结构面的上下两端与上端面和下端面之间均通过弧面一体成型。
[0015]
优选地，所述汽车防撞梁断面结构的壁厚为2-4mm。
[0016]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0017]
1、抗冲击强，安全可靠：该断面结构为多圆弧面结构，通过多圆弧的结构设计对断面结构有一种溃缩导向和分散应力的作用，通过产生动能变形来吸收碰撞时的冲击力，提高防撞梁整体的抗冲击力，从而起到对车身的保护作用；
[0018]
2、工艺简单，绿色环保：断面结构采用高强度镁合金通过热挤压一体成型制得复杂结构断面，工艺简单，生产效率高，整个制备过程无污染物产生，生产的镁合金防撞梁质量轻（仅为普通钢防撞梁的30%），强度高，可为汽车的轻量化发展提供巨大作用。
附图说明
[0019]
图1是本实用新型的结构示意图。
[0020]
附图标记说明：
[0021]
左端面1、上端面2、右端面3、中心点4、圆弧过渡面5、左加强筋结构面6、右加强筋结构面7、下端面8。
具体实施方式
[0022]
下面将结合附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，以描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0023]
如图1所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它包含左端面1、上端面2、右端面3、圆弧过渡面5、左加强筋结构面6、右加强筋结构面7和下端面8；所述上端面2的左右两端分别利用圆弧过渡面5一体成型有左端面1和右端面3，左端面1与右端面3的下端利用圆弧过渡面5一体成型于下端面8的左右两端上，位于上端面2与下端面8之间的空间内左右分别一体成型有左加强筋结构面6和右加强筋结构面7。
[0024]
作为优选方案，更进一步地，所述汽车防撞梁断面结构的材质为：金属镁、镁-铝系列、镁-锌系列或镁-稀土系列合金。
[0025]
作为优选方案，更进一步地，所述下端面8为平面结构。
[0026]
作为优选方案，更进一步地，所述上端面2为圆弧面结构，该圆弧面结构半径为95-110mm，该圆弧面结构半径与下端面8的长度壁纸过小，则会使得上端面2的中心部分过于突出，在发生碰撞时加强筋受到较大的冲击力，而左右端面1和3受到的冲击力较小，这使得应力很难分散，造成应力集中导致开裂；而该圆弧面结构半径与下端面8的长度比值过大，则会使得上端面2过于平滑，两侧端面与加强筋半径接近，在面对碰撞时，两侧端面与加强筋所受冲击力接近，无法起到对冲击力的引导作用。
[0027]
作为优选方案，更进一步地，所述左加强筋结构面6与右加强筋结构面7为以下端面8的中心点4呈左右相对称的同圆心的圆弧面结构，该圆弧面结构的半径为25-30mm，且两个圆心的间距与下端面8的长度比为1.5:34-1:20，该比值过小，则会使得发生冲击时，防撞梁中心部分所受较大的冲击力，只有少量的冲击力传递到两侧，造成应力集中导致开裂；该比值过大，则会使得中心应发生较大变形而冲击力却还未传递到下端面，降低防撞梁整体的抗冲击强度；该两个圆心距离下端面8的距离与上端面2的圆弧面结构半径有关，为上端面2的圆弧面结构与中心点4向两侧15-25mm处的垂直距离中心。
[0028]
作为优选方案，更进一步地，所述左端面1和右端面3为以下端面8的中心点4呈左右相对称的非同圆心的圆弧面结构，该圆弧面结构的半径为15-23mm，且两个圆心的间距与下端面8的长度比为5:4-7:6，该比值不宜过大，否则圆弧过于平滑，与直端面一样只能起到传递冲击力的作用；同时，该比值也不宜过小，否则圆弧失去溃缩导向作用，并影响其对冲击力的分散作用；该两个圆心距离下端面8的距离与上端面2的圆弧面结构半径有关，为上端面2的圆弧面结构与下端面8两侧的垂直距离的中心。
[0029]
作为优选方案，更进一步地，所述左加强筋结构面6与右加强筋结构面7的上下两端与上端面2和下端面8之间均通过弧面一体成型。
[0030]
作为优选方案，更进一步地，所述汽车防撞梁断面结构的壁厚为2-4mm。
[0031]
采用上述结构后，本具体实施方式的有益效果如下：本具体实施方式提供了提供一种轻量化汽车防撞梁断面结构，利用镁合金材料易成型的特点，通过一体化挤压成型制得具有上端面、左端面、右端面以及加强筋结构面均为圆弧面的复杂结构；区别于垂直端面和加强筋，弯曲的端面和加强筋设计可以实现溃缩导向，在中低速碰撞中会产生动能变形来吸收碰撞时的冲击力，从而对碰撞进行缓冲；此外，弯曲的端面和加强筋设计有助于在碰撞时分散应力，降低防撞梁的应变，进而降低防撞梁开裂的概率；同时，下端面的结构强度也相应的得到提升，从而提高整体防撞梁的结构强度，保证整体防撞梁的性能和车辆安全。
[0032]
实施例一：
[0033]
本实施例中左端面1的直径大于左加强筋结构面6的直径。采用圆弧过渡面5过渡，
有效提高汽车防撞梁整体的结构强度。以及设置左加强筋结构面6，也将有效提高结构强度。上端面2的圆弧面结构半径为r=100mm、左端面1和右端面3的圆弧面结构半径为r=18mm，两端面圆弧面结构的圆心间距为137mm，左加强筋结构面6和右加强筋结构面7的圆弧面结构半径r=26mm，左加强筋结构面6和右加强筋结构面7间距为4.5mm，结构壁厚为3mm。通过模拟计算得到其抗冲击力为314mpa。
[0034]
实施例二：
[0035]
左端面1的直径大于左加强筋结构面6的直径。采用圆弧过渡面5过渡，有效提高汽车防撞梁整体的结构强度。以及设置左加强筋结构面6，也将有效提高结构强度。上端面2圆弧半径为r=110mm、左端面1和右端面3圆弧半径为r=23mm，两端面圆弧面结构的圆心间距为142mm，左加强筋结构面6和右加强筋结构面7圆弧面结构的半径r=25mm，左加强筋结构面6和右加强筋结构面7的间距为5mm，结构壁厚为4mm，通过模拟计算得到其抗冲击力为323mpa。
[0036]
实施例三：
[0037]
左端面1的直径大于左加强筋结构面6的直径。采用圆弧过渡面5过渡，有效提高汽车防撞梁整体的结构强度。以及设置左加强筋结构面6，也将有效提高结构强度。上端面2圆弧半径为r=95mm、左端面1和右端面3圆弧半径为r=15mm，两端面的圆弧面结构的圆心间距为133mm，左加强筋结构面6和右加强筋结构面7圆弧半径r=30mm，左加强筋结构面6和右加强筋结构面7的间距为5.7mm，结构壁厚为2mm，通过模拟计算得到其抗冲击力为302mpa。
[0038]
实施例四：
[0039]
本实施例与实施例一的不同之处在于：左端面1和右端面3的圆弧面结构的半径为r=30mm，两端面的圆弧面结构的圆心间距为115mm。其他参数与实施例一相同，通过模拟计算得到其抗冲击力为205mpa，远低于本实用新型抗冲击力。
[0040]
实施例五：
[0041]
本实施例与实施例二不同之处在于：左加强筋结构面6和右加强筋结构面7的圆弧面结构的半径r=25mm，左加强筋结构面6和右加强筋结构面7的的间距为40mm。其他参数与实施例二相同，通过模拟计算得到其抗冲击力为97mpa，远低于本实用新型抗冲击力。
[0042]
对于本领域的技术人员来说，其可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改、部分技术特征的等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。