[发明专利]对接闭合截面空心结构元件

说明书

背景技术

从闭合截面空心元件中制造车辆结构元件，例如电动车厢轨道、悬挂控制臂或悬挂副车架梁是有利的，它采用传统的蛤壳式构造，但消除了现有技术中的搭接接头。已经证明，可用于大体积的应用，例如那些由汽车工业所决定的应用。钣金冲压成型是制造结构组件的最经济的方法。目前，几乎每种车辆都是采用冲压成型技术从铝材或钢材冲压件几乎整体制造车身结构和选择的副车架构造。无论需要怎样的闭合截面空心元件，这些元件总体上是从两个冲压形成的开放截面钣金组件来构造的，采用以下方式制成蛤壳式构造：搭接截面以便形成合适的角式焊接接头，或者使凸缘突出以便提供双材料点焊接头。本发明的首要目的是消除在蛤壳式闭合截面空心元件内与搭接接头或凸缘式接头相关的多余的材料。

焊接接头的最有效形式是对接方式，在这样的接头中，两个结构上可接合的组件沿着切线界面以它们的开放边缘相接触，以致不会有材料的重叠。然后，这种对接接头可采用MIG、TIG、弧形器、激光器或类似装置而被焊接，产生这两个组件的连续的结构联接。这种焊接的对接接头的质量对于在两个组件之间的缝隙以及这两个组件的材料的厚度差异极为敏感。该厚度差异可在设计过程中通过校准说明书来进行控制。在两个组件之间的缝隙是取决于制造工艺能力。当这两个组件是从冲压钣金采用冲压成型技术构建时，其开放边缘不能被产生零缝隙的接口界面，因为在工艺过程中的限制。因为这个原因，冲压成型的蛤壳式构造采用搭接截面以便形成合适的角式焊接接头，或者使凸缘突出以便提供双材料点焊接头。

发明内容

对于两个金属组件的在结构上的连续联接的最有效的工艺是激光焊接，因为激光焊接产生壁其他焊接技术显著更低的热量。激光焊接也总体上不需要填料材料，并具有显著更快的应用速度。然而，激光焊接在对接接头的缝隙上需要比其他焊接技术更紧密的容许公差，因此它通常只应用于搭接材料构造。从两个冲压成形开放截面钣金组件构建、通过在这些组件之间的接口处的对接接头采用激光焊接形成的蛤壳式结构联接的闭合截面空心元件可提供比现有技术的构造在重量和成本上的显著优势。 

在本发明的一个具体实施例中，闭合截面空心元件是由上薄金属片钣金冲压组件与下薄金属片钣金冲压组件构造而成；该上薄金属片钣金冲压组件具有采用冲压成形技术制造的开放截面，并被配置为带有两个主要的平行的下固立接口凸缘；该下薄金属片钣金冲压组件具有采用冲压成形技术制造的开放截面，并被配置为带有两个主要的平行的上固立接口凸缘。在冲压成形后，所述上薄金属片钣金冲压组件与下薄金属片钣金冲压组件是由专用固定装置被刚性地保持为尺度一致，且所述上固立接口凸缘和下固立接口凸缘是采用五轴激光切割来补充修整的。该固定装置便于所述上薄金属片钣金冲压组件和下薄金属片钣金冲压组件的移动造成沿着它们的整体接口以零缝隙的方式相互接触，同时连续地刚性被保持这些组件为尺度一致。然后，所述上薄金属片钣金冲压组件与下薄金属片钣金冲压组件是通过连续激光对接焊接沿着零缝隙接口在结构上联接的，同时被刚性地保持在固定装置内。因为这些组件是被刚性地保持为尺度一致，而且在相同的固定装置内进行五轴修整操作，零缝隙接口被完全保持，高质量激光焊接的接头没有多余的材料重叠，产生非常小的热效应，并获得高的处理速度。结果是制成一个具有可变横截面的连续空心结构元件，具有高度的尺度完整性，因为一旦这两个薄金属片钣金冲压组件是在结构上联接时，这些组件互相保持为尺度一致，一旦从所述固定装置内移除时，因而消除材料弹性震动效应，并消除在个别组件上形成的误差。

以这种方式制成高效的闭合截面空心元件，它采用比同等结构的搭接或凸缘蛤壳式结构更少的材料，因而获得更轻的重量和更低的制造成本。此外，本发明所述的闭合截面空心元件可以成本经济的冲压成形工具来构造，因为不再需要高度精确的薄金属片钣金冲压组件，而所述固定装置在修整和焊接过程中提供所需要的尺度公差。本发明所述的闭合截面空心元件的另一个优点是：它的横截面面积可以是沿着它的长度有较大变化的，相对于传统的闭合截面，例如由辊轧成形法、吹气成形法或液压成形法产生的非重叠的接头装置，本发明具有更高的比率。

附图说明

图1是本发明所述的闭合截面空心元件的立体示意图。

图2是本发明所述的闭合截面空心元件的爆炸分解图。

图3是本发明所述的闭合截面空心元件部分安装在专用的固定装置内的立体示意图。

图4是带有本发明所述的闭合截面空心元件的完全安装和修整的组件的专用固定装置的立体示意图。

图5是带有本发明所述的闭合截面空心元件在激光焊接过程中完全安装的组件的专用固定装置的立体示意图。