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申请/专利权人：天人汽车底盘(芜湖)股份有限公司

摘要：本发明涉及扭力梁的技术领域，具体涉及一种板料成型的高性能扭力梁，包括横梁，横梁的截面为封闭式；横梁为板料经过弯折加工后焊接而成；横梁的横截面呈倒置的V形槽，横梁包括位于V形槽内侧的内腰部和位于V形槽外侧的外腰部，外腰部包括第一外腰部和第二外腰部，第一外腰部和第二外腰部的位于V形槽的闭口端的端面正对设置，且第一外腰部和第二外腰部固定；第一外腰部和第二外腰部之间设有预固定机构，预固定机构包括卡口和卡扣，卡口位于第一外腰部上，卡扣位于第二外腰部上。采用本方案能解决现有技术中单片式横梁容易发生疲劳断裂的导致横梁使用寿命短的技术问题。

主权项：1.板料成型的高性能扭力梁，包括横梁，横梁为板料经过弯折加工后焊接而成，横梁的截面为封闭式，其特征在于：所述横梁的横截面呈倒置的V形槽状，横梁包括位于V形槽内侧的内腰部和位于V形槽外侧的外腰部，外腰部包括第一外腰部和第二外腰部，第一外腰部和第二外腰部的位于V形槽的闭口端的端面正对设置，且第一外腰部和第二外腰部固定；第一外腰部和第二外腰部之间设有预固定机构，预固定机构包括卡口和卡扣，卡口位于第一外腰部上，卡扣位于第二外腰部上；所述卡口内设有凹槽，凹槽的底部垂直于凹槽设有横槽；所述卡扣上设有与凹槽配合的卡合柱，卡合柱的自由端垂直于卡合柱固定设有卡紧凸起；所述横槽与凹槽连接的部位设有倒角，横槽上还设有与凹槽平行设置的锁紧槽；所述卡紧凸起上沿卡合柱的长度方向滑动连接有弹珠，弹珠与卡紧凸起之间设有复位弹簧；板料的两侧设有用于对板料的两条长边进行限位的限位机构。

全文数据：板料成型的高性能扭力梁技术领域本发明涉及扭力梁的技术领域，具体涉及一种板料成型的高性能扭力梁。背景技术扭力梁式悬挂是汽车后悬挂类型的一种，是通过一个扭力梁来平衡左右车轮的上下跳动，以减小车辆的摇晃、保持车辆的平稳的技术。现在的扭力梁采用单片式V形板材制成横梁，以减轻扭力梁的整体重量，使其满足轻量化的设计要求，但是单片式的横梁抗扭转性能和抗疲劳断裂的能力均较低，容易扭转断裂，导致扭力梁的使用寿命减少，同时也增加了车辆行驶的危险系数；采用封闭式扭力梁，能在一定程度上提升横梁的抗疲劳能力，但是现有的封闭式扭力梁由管材压制而成，加工的工艺比较复杂，原材料成本较高，而且对原材料的质量要求较高，额外增大了验证原材料质量的成本，导致扭力梁的整体成本大幅度提升。发明内容本发明意在提供板料成型的高性能扭力梁，以现有技术中单片式横梁容易发生疲劳断裂导致横梁使用寿命短的技术问题。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：板料成型的高性能扭力梁，包括横梁，横梁为板料经过弯折加工后焊接而成，横梁的截面为封闭式，横梁的横截面呈倒置的V形槽状，横梁包括位于V形槽内侧的内腰部和位于V形槽外侧的外腰部，外腰部包括第一外腰部和第二外腰部，第一外腰部和第二外腰部的位于V形槽的闭口端的端面正对设置，且第一外腰部和第二外腰部固定；第一外腰部和第二外腰部之间设有预固定机构，预固定机构包括卡口和卡扣，卡口位于第一外腰部上，卡扣位于第二外腰部上。本方案的原理及优点是：1本方案采用封闭式截面的横梁，相比于单片式横梁，本方案的横梁具有更强的稳定性和抗扭转断裂的能力；2本方案采用板料制作横梁，相比于使用管材制作来说，板料的来料质量对成品质量影响不大，只需要对板材进行材质报告的控制即可，便于控制，有利于减少监控来料质量的成本；而且板料成型的横梁，经过热处理后，抗拉强度和屈服强度更大，相比于管料加工的横梁使用寿命更长；利用板料加工时，对材料的利用率更大，而且成本更低；3本方案通过预固定机构的设计，能在对板料进行冲压定型时，使第一连接面和第二连接面的位置相对固定，避免了板料恢复形变而导致第一连接面和第二连接面之间形成的缝隙宽度变大的情况，进而保证了第一外腰部和第二外腰部之间形成的焊缝的质量，使得横梁产品的质量得到保证。优选的，作为一种改进，内腰部包括第一内腰部和第二内腰部，第一内腰部与第一外腰部的抵紧，且第一内腰部与第一外腰部的连接部位圆滑过渡；第二内腰部与第二外腰部的抵紧，且第二内腰部与第二外腰部的连接部位圆滑过渡；第一内腰部和第二内腰部的连接部位上设有向远离第一外腰部方向凸起的凸棱，凸棱沿横梁的长度方向设置。第一内腰部和第一外腰部的连接部位圆滑过渡能增强第一内腰部和第一外腰部之间应力传递的稳定性，避免了受力情况突变导致疲劳断裂的情况，使得横梁的使用寿命更长；而设置凸棱使得后期对第一外腰部和第二外腰部进行焊接时，不会受内腰部的影响。优选的，作为一种改进，卡口内设有凹槽，凹槽的底部垂直于凹槽设有横槽；所述卡扣上设有与凹槽配合的卡合柱，卡合柱的自由端垂直于卡合柱固定设有卡紧凸起。本方案的卡合柱插入凹槽内后，横向滑动使卡紧凸起陷入横槽内即可实现对第一外腰部和第二外腰部的预固定，避免了第二外腰部无法保持与第一外腰部平齐的情况，进而避免了对第一外腰部和第二外腰部进行固定前，第一外腰部和第二外腰部发生相对滑动的情况。优选的，作为一种改进，横槽与凹槽连接的部位设有倒角，横槽上还设有与凹槽平行设置的锁紧槽；所述卡紧凸起上沿卡合柱的长度方向滑动连接有弹珠，弹珠与卡紧凸起之间设有复位弹簧。使用时，当卡紧凸起陷入横槽时，弹珠被压入卡紧凸起内，当卡紧凸起进入横槽内后，弹珠滑动到锁紧槽的位置时，即在复位弹簧的作用下被弹出，从而实现了卡扣和卡口的锁紧固定。优选的，作为一种改进，横梁上固定设有支撑弹簧，支撑弹簧横向设于横梁的V形槽内。本方案的支撑弹簧能在扭力梁出现形变的时候，为其提供支撑作用，同时还能通过弹簧的直接接触，使第一内腰部和第二内腰部直接接触，加快第一内腰部和第二内腰部之间的应力传输，从而提高扭力梁的使用寿命，防止直接作用在横梁上的瞬时应力过大导致横梁容易损坏的问题。优选的，作为一种改进，V形槽的内侧固定设有楔面与V形槽的内壁相贴合的楔形连接块，支撑弹簧通过楔形连接块与横梁固定连接。本方案能对支撑弹簧的连接面的朝向进行调整，避免了支撑弹簧发生沿中轴线方向的变形导致支撑弹簧磨损严重的情况。优选的，作为一种改进，第一外腰部和第二外腰部采用双丝弧焊固定。双丝弧焊具有焊接速度高、焊丝熔敷率高、焊缝质量好的优点，能保证横梁焊缝质量，又能提高横梁焊接的效率。优选的，作为一种改进，横梁成型后，第一外腰部和第二外腰部的端面之间的间隙为0.5mm。本方案能保证焊料有效附着，避免了间隙过大导致焊料容易从间隙的下侧漏走，进而导致焊缝的质量不佳的问题。优选的，作为一种改进，V形槽的端部靠近板料对应端的边沿，且V形槽端部的深度小于V形槽中间位置的深度。本方案的V形槽中部深度深，不仅使得横梁的总体质量减小，横梁满足轻量化的设计，还使得车轮发生跳动时，横梁的中部能发生扭转，进而使得车辆保持行驶平稳；同时，横梁的扭转应力主要集中在过渡区，而并非横梁的中部，所以V形槽的中部深度深也不会降低横梁的抗扭转断裂性能；V形槽的端部深度减小，使得横梁的过渡区抗扭转断裂的能力增强，所以本方案即使得横梁符合轻量化设计要求，又使得横梁具有较强的抗扭转断裂性能。优选的，作为一种改进，板料的两侧设有用于对板料的两条长边进行限位的限位机构。本方案采用现有技术很成熟的卡口和卡扣结构，减少了加工工艺的要求，也使第一外腰部和第二外腰部的预固定更稳定。附图说明图1为本发明板料成型的高性能扭力梁实施例一中的过程示意图。图2为本发明实施例一中经翻折形成的半成品的左视图。图3为图2中第一外腰部上端的局部放大图。图4为图2中第二外腰部上端的局部放大图。图5为步骤D中使用的限位叉和结合柄的结构示意图。图6为本发明实施例一中的横梁经冲压成型后的左视剖视图。图7为本发明实施例二的成型产品剖视图。具体实施方式下面通过具体实施方式进一步详细说明：说明书附图中的附图标记包括：V形槽1、第一内腰部2、第二内腰部3、第一外腰部4、第二外腰部5、第一连接面6、第二连接面7、卡口8、卡扣9、弹珠10、焊缝11、定位孔12、限位叉13、结合柄14、支撑弹簧15。实施例一如附图1所示：板料成型的高性能扭力梁，包括横梁，横梁由板料经过弯折加工后焊接而成，如图6所示，横梁的截面为封闭式，横梁的横截面呈倒置的V形槽1，横梁包括位于V形槽1内侧的内腰部和位于V形槽1外侧的外腰部，内腰部包括第一内腰部2和第二内腰部3，此处将左侧的命名为第一内腰部2，右侧的命名为第二内腰部3；第一内腰部2和第二内腰部3的过渡位置上弯折形成向下凸起的凸棱，凸棱沿横梁的长度方向设置，具体弯折加工的工艺步骤如下：步骤A,下料：利用剪板机从原料板上截取矩形的板料；步骤B,拉延：利用模具对板料进行拉延，使板料上沿长度方向的中心线上形成V形槽1；V形槽1的端部靠近板料对应端的边沿，且V形槽1端部的深度小于V形槽1中间位置的深度；步骤C,修边冲孔：利用修边冲孔模对拉延后的板料的四边进行修边，并在板料上冲压两个定位孔12，两个定位孔12分别位于V形槽1两个端部的外侧；步骤D,翻边：通过定位孔12对板料进行定位，然后将如图5所示的限位叉13固定在板料的两条长边的外侧，限位叉13的上端采用中空设计，与之配合使用的结合柄14的下端一体成型有两根竖直向下的长杆，长杆的直径等于限位叉13的内径，将限位叉13固定后，将结合柄14下端的长杆插入限位叉13内，并将结合柄14固定，然后利用翻边模将板料的两条长边朝着同一方向翻边形成第一外腰部4和第二外腰部5，第一外腰部4和第二外腰部5形成通槽，且通槽的槽口方向与V形槽1的槽口方向相反，形成图2所示的半成品，然后将限位叉13和结合柄14分别向两端抽出即可；如图2所示，外腰部的短边对应的端面上通过点焊固定连接有预固定机构，预固定机构包括卡口8和卡扣9，卡口8位于第一外腰部4上，卡扣9位于第二外腰部5上，卡口8和卡扣9的位置关于V形槽1的中垂线对称；此处外腰部上设有两个预固定机构，两个预固定机构关于板料长边上的中垂线对称；如图3、图4所示，卡口8内开有凹槽，凹槽的底部垂直于凹槽开有横槽，横槽与凹槽连通，且连接的部位采用圆滑过渡，横槽上还开有与凹槽平行设置的锁紧槽；卡扣9上焊接有用于与凹槽配合的卡合柱，卡合柱的自由端垂直于卡合柱固定焊接有卡紧凸起，卡紧凸起能穿过凹槽与横槽配合；卡紧凸起上沿卡合柱的长度方向滑动连接有弹珠10，卡紧凸起上沿卡合柱的长度方向开有滑槽，弹珠10靠近卡紧凸起的一侧固定连接有导向杆，导向杆远离弹珠10的一端焊接有复位弹簧，复位弹簧的自由端与卡紧凸起焊接；步骤E,侧修边：利用侧修边模对第一外腰部4和第二外腰部5进行修边；步骤F,侧倒角：利用侧倒角模对修边后的第一外腰部4和第二外腰部5进行倒角，以便于后续焊接；步骤G,成型：利用成型模对侧倒角后的半成品冲压成型，使两边的第一外腰部4和第二外腰部5朝着相对的方向弯折，将第一外腰部4的右端面命名为第一连接面7，第二外腰部5的左端面命名为第二连接面7，弯折后使第一连接面6和第二连接面7正对，形成图6所示形状，且第一连接面6和第二连接面7之间形成的缝隙的宽度为0.4mm；其中，冲压时，应当先对第一外腰部4进行冲压，使第一外腰部4向右下方弯折；然后再对第二外腰部5进行冲压，使第二外腰部5向左下方弯折，同时，使卡合柱插入凹槽内，当卡合柱插入凹槽的底部时，卡合柱的下端会与下侧的圆角相抵图3视角，使卡合柱向右上方移动，进而使得卡紧凸起插入横槽内；卡紧凸起插入横槽的过程中，弹珠会与上侧的圆角位置图3视角相抵而滑入卡紧凸起内，当卡紧凸起上移到弹珠与锁紧槽正对的位置时，弹珠在复位弹簧的作用下向外弹出卡入锁紧槽内，从而使卡合柱与凹槽相互卡紧，使第二外腰部5和第一外腰部4相对固定；步骤H,焊接：利用焊接工装在第一连接面6和第二连接面7之间形成焊缝11，使之成为封闭状态；此处选用双丝弧焊。步骤I,激光切割：利用激光切割设备将多余废料切除，得到成品零件。经过上述工艺得到的横梁具有以下特点；1本方案的横梁采用封闭式截面，相比于单片式横梁，本方案的横梁具有更强的稳定性和抗扭转断裂的能力；2本方案采用板料制作横梁，相比于使用管材制作来说，板料的来料质量对成品质量影响不大，只需要对板材进行材质报告的控制即可，便于控制，有利于减少监控来料质量的成本；而且板料成型的横梁，经过热处理后，抗拉强度和屈服强度更大，相比于管料加工的横梁使用寿命更长；利用板料加工时，对材料的利用率更大，而且成本更低；3本方案在板料上设有预固定机构，能在对板料进行冲压定型时，使第一连接面和第二连接面的位置相对固定，避免了板料恢复形变而导致第一连接面和第二连接面之间形成的缝隙宽度变大的情况，进而保证了第一外腰部和第二外腰部之间形成的焊缝的质量，使得横梁产品的质量得到保证；4本方案进行翻边时，通过限位叉13对板料的两侧进行限位，避免了板料翻边过程中，板料的两条长边受力向外翻折导致的V形槽1的夹角角度受影响的情况，从而避免了翻边后需要对其进行矫正的过程。实验验证：将上述过程获得的横梁，焊接形成扭力梁总成，然后进行台架实验验证。台架试验标准：振幅±52mm,频率1.5Hz,扭转刚度420-490Nmdeg，扭转疲劳试验要求20万次合格。台架实验对比：热处理后金相组织对比：热处理后机械性能实测对比：上述实验证明，1本方案生产的板料成型后焊接的横梁，能够满足横梁的扭转刚度和疲劳寿命的需求，而且提高了横梁的疲劳寿命，可靠性更好；2通过实验数据对比发现，板料成型后焊接的横梁，热处理后金相组织成分较为一致，均为3-7级的回火索氏体，所以横梁具有良好的韧性和塑性，同时具有较高的强度，因此具有良好的综合力学性能；而且热处理后的横梁抗拉强度和屈服强度更大，相比于管料加工的横梁使用寿命更长；3通过实验数据对比发现，采用板料制作横梁，相比于使用管材制作来说，板料的来料质量对成品质量影响不大，只需要对板材进行材质报告的控制即可，便于控制，有利于减少监控来料质量的成本；而且板料的材料单价更低，材料利用率更大，总体成本更小。实施例二如图7所示，本实施例与实施例一的区别在于，横梁上固定焊接有支撑弹簧15，具体是第一内腰部2和第二内腰部3上分别固定焊接有楔形连接块，楔形连接块相对的一侧为竖直平面，支撑弹簧15的左端与第一内腰部2上的楔形块焊接，支撑弹簧15的右端与第二内腰部3上的楔形块焊接。本方案的支撑弹簧15，能在扭力梁出现形变的时候，为其提供支撑作用，同时还能通过弹簧使第一内腰部2和第二内腰部3直接接触，加快第一内腰部2和第二内腰部3之间的应力传输，从而提高扭力梁的使用寿命，防止直接作用在横梁上的瞬时应力过大导致横梁容易损坏的问题。以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

权利要求：1.板料成型的高性能扭力梁，包括横梁，横梁为板料经过弯折加工后焊接而成，横梁的截面为封闭式，其特征在于：所述横梁的横截面呈倒置的V形槽状，横梁包括位于V形槽内侧的内腰部和位于V形槽外侧的外腰部，外腰部包括第一外腰部和第二外腰部，第一外腰部和第二外腰部的位于V形槽的闭口端的端面正对设置，且第一外腰部和第二外腰部固定；第一外腰部和第二外腰部之间设有预固定机构，预固定机构包括卡口和卡扣，卡口位于第一外腰部上，卡扣位于第二外腰部上。2.根据权利要求1所述的板料成型的高性能扭力梁，其特征在于：所述内腰部包括第一内腰部和第二内腰部，第一内腰部与第一外腰部的抵紧，且第一内腰部与第一外腰部的连接部位圆滑过渡；第二内腰部与第二外腰部的抵紧，且第二内腰部与第二外腰部的连接部位圆滑过渡；第一内腰部和第二内腰部的连接部位上设有向远离第一外腰部方向凸起的凸棱，凸棱沿横梁的长度方向设置。3.根据权利要求1所述的板料成型的高性能扭力梁，其特征在于：所述卡口内设有凹槽，凹槽的底部垂直于凹槽设有横槽；所述卡扣上设有与凹槽配合的卡合柱，卡合柱的自由端垂直于卡合柱固定设有卡紧凸起。4.根据权利要求3所述的板料成型的高性能扭力梁，其特征在于：所述横槽与凹槽连接的部位设有倒角，横槽上还设有与凹槽平行设置的锁紧槽；所述卡紧凸起上沿卡合柱的长度方向滑动连接有弹珠，弹珠与卡紧凸起之间设有复位弹簧。5.根据权利要求1所述的板料成型的高性能扭力梁，其特征在于：所述横梁上固定设有支撑弹簧，支撑弹簧横向设于横梁的V形槽内。6.根据权利要求5所述的板料成型的高性能扭力梁，其特征在于：所述V形槽的内侧固定设有楔面与V形槽的内壁相贴合的楔形连接块，支撑弹簧通过楔形连接块与横梁固定连接。7.根据权利要求1所述的板料成型的高性能扭力梁，其特征在于：所述第一外腰部和第二外腰部采用双丝弧焊固定。8.根据权利要求7所述的板料成型的高性能扭力梁，其特征在于：所述横梁成型后，第一外腰部和第二外腰部的端面之间的间隙为0.5mm。9.根据权利要求1所述的板料成型的高性能扭力梁，其特征在于：所述V形槽的端部靠近板料对应端的边沿，且V形槽端部的深度小于V形槽中间位置的深度。10.根据权利要求1所述的板料成型的高性能扭力梁，其特征在于:板料的两侧设有用于对板料的两条长边进行限位的限位机构。

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