從預焊的坯組件形成車輛車身結構的方法
【技術領域】
[0001]本披露的技術領域一般涉及車輛車身結構，并且更具體來說，涉及用于形成具有通過鋁合金襯板坯加固的鋁合金底板坯的車輛車身結構的方法。
【背景技術】
[0002]車輛的骨架包括若干整體形成的車輛車身結構。在機動車輛中，例如，車輛車身結構通常包括車身底部的橫梁、頂蓋骨架、A柱和B柱和C柱以及縱梁。當緊固在一起時，那些結構支撐寬范圍的汽車零件，包括車門、發動機罩、行李箱蓋以及后頂蓋側板。上述車輛車身結構可以包括底板坯，該底板坯通過襯板坯加固以提供支撐在目標位置的額外的結構，其中每個還通常由鋼制成。
[0003]汽車制造商近年來已經開始在可能的情況下用鋁合金替代鋼以減少汽車重量并提高燃料經濟性。鋁合金通常具有比鋼高的強度重量比。鑒于此原因，由鋁合金制成的車輛車身結構通常可以基本符合最小強度要求而稱重小于其鋼對等物，即使可能需要較厚規格的鋁合金來這樣做。然而，使用鋁合金來制造車輛車身結構呈現出一些與制造相關的挑戰。更明顯地，較厚規格的鋁合金可以較難以形成為所需的最終形狀，并且多個鋁合金坯接合在一起(例如，將鋁合金襯板坯接合到鋁合金底板坯以用于結構加固)在一些情況下可能比鋼坯更困難。
[0004]實際上，通過鋁合金襯板坯來加固鋁合金底板坯的先前努力已經證明在制造設置方面的麻煩。這些先前努力涉及將兩個坯分開變形并且隨后通過一系列鉚釘將坯附接在一起。雖然這起作用，但是分開的成形過程使用不同組的工具。此外，將單個變形的坯裝配在一起的性質可能需要坯之間的間隙以確保坯在不受不當干擾的情況下被同化。但是，坯之間的間隙的存在可能妨礙鉚接過程并且需要專用調整技術，其中在將坯集合在一起之后物理地調整坯以更好匹配其形狀。此外，鉚釘增加結構的重量，這在某一點上可能開始抵消通過用鋁合金代替鋼實現的重量減少收益。
【發明內容】
[0005]披露一種用于形成車輛車身結構的方法，該車輛車身結構包括鋁合金底板坯和加固鋁合金襯板坯。該方法包括用一系列電阻焊點將襯板坯預焊到底板坯以形成預焊的坯組件。在預焊之后，將預焊的坯組件變形為更復雜的三維形狀，該形狀類似于車輛車身結構的所需輪廓。預焊的坯組件的變形通過適合的金屬加工過程來執行，諸如像沖壓。沖壓過程可以被配置成導致底板坯和襯板坯的同時變形，其中最嚴重的扭曲遠離該系列焊點并且在焊點所引起的熱影響區外發生。在預焊的坯組件的變形之后，可以在底板坯與襯板坯之間在任何需要的地方可選地形成額外焊接接頭以將坯更好地緊固在一起。
[0006]將底板坯與襯板坯預焊在一起并且隨后使兩個坯同時變形為車輛車身結構實現坯之間的界面表面匹配。具體來說，在一些情況下，由于兩個坯被一起變形的事實，可以在底板坯與襯板坯之間實現零間隙的表面對表面的鄰接，甚至在車輛車身結構的兩個坯重疊的尖銳圓角部分處。這種緊密的界面配合通過最小化或消除坯之間的間隙和分離來提高強度。還促進可能在變形之后的可選焊接實踐，因為坯呈現出這些實踐可能需要的良好界面機械接觸。
[0007]所披露的方法還可以簡化車輛車身結構的整體制造操作。具體來說，可以消除兩個分開的金屬加工過程(一個用于底板坯并且一個用于襯板坯)的協調操作，因為底板坯和襯板坯通過相同的金屬加工過程被同時變形。使兩個坯同時變形還可以避免實行這些類型的麻煩的調整技術的需要，所述調整技術極通常用來改進分開變形的坯之間的配合。這些與過程相關的屬性以及其他屬性使得制造操作實用、成本有效并且能夠以極少偏差一致地制造車輛車身結構。
[0008]在以下論述中，根據所披露的方法的車輛車身結構的制造是參照通常稱為“B柱”的汽車支柱來論述。“B柱”是沿汽車的側面在前側車窗與后側車窗之間定位的豎直支撐結構。在以下描述的“B柱”中，術語“柱坯”是指一種類型的底板坯，如同其名字暗示的一樣，意欲變形為汽車支柱的主要結構部件。柱坯通過在預定區域上的襯板坯來加固以增強B柱，而不會增加任何不必要的重量。然而，術語“柱坯”在結合B柱的制造使用時并不限于此，而是當然可以結合其他類型的汽車支柱來使用，包括“A柱”和“C柱”。
[0009]本發明包括以下方案:
1.一種形成車輛車身結構的方法，所述方法包括:
將襯板坯和底板坯以表面對表面的面對的方式放置在一起以在所述襯板坯與所述底板坯之間產生緊配界面，所述襯板坯和所述底板坯中的每一個由鋁合金組成；
通過在兩個坯的所述緊配界面處形成系列的電阻焊點來將所述襯板坯點焊到所述底板坯，從而形成預焊的坯組件；以及
將所述預焊的坯組件變形，以使得所述底板坯的一部分和所述襯板坯的相鄰重疊部分同時變形。
[0010]2.如方案I所述的方法，其中所述襯板坯和底板坯在被放置在一起并點焊時都是平面的。
[0011]3.如方案I所述的方法，其中將所述襯板坯點焊到所述底板坯沿所述襯板坯的中心區域發生，并且其中所述預焊的坯組件的變形主要在所述襯板坯的所述中心區域之外發生。
[0012]4.如方案3所述的方法，其中將所述襯板坯點焊到所述底板坯只沿所述襯板坯的所述中心區域發生。
[0013]5.如方案I所述的方法，其中在變形之后，所述襯板坯和所述底板坯在所述襯板坯與所述底板坯重疊的任何地方進行表面對表面的鄰接。
[0014]6.如方案I所述的方法，其進一步包括:
在所述兩個坯已經變形之后，焊接所述襯板坯和所述底板坯。
[0015]7.如方案6所述的方法，其中所述焊接包括激光焊接、金屬惰性氣體(MIG)焊接、鎢惰性氣體(TIG)焊接、電弧條焊接、電阻點焊中的至少一個或其組合。
[0016]8.如方案I所述的方法，其中所述預焊的坯組件被變形為包括底壁和從所述底壁坯延伸出的兩個側壁的汽車支柱，其中所述系列的電阻焊點位于所述支柱的所述底壁處，并且其中所述襯板坯和底板坯的同時變形的部分包括所述支柱的所述側壁。
[0017]9.如方案8所述的方法，其進一步包括:
在所述汽車支柱的所述側壁中的一個或兩個處，將所述襯板坯和所述底板坯的同時變形的部分焊接在一起。
[0018]10.如方案9所述的方法，其中所述焊接包括激光焊接、金屬惰性氣體(MIG)焊接、鎢惰性氣體(TIG)焊接、電弧條焊接、電阻點焊中的至少一個或其組合。
[0019]11.如方案I所述的方法，其中所述預焊的坯組件的變形包括:
將所述預焊的坯組件位于沖壓設備中并且位于含有腔體的模塊上方；以及將所述預焊的坯組件沖壓為形狀對應于所述腔體的車輛車身結構。
[0020]12.一種形成汽車支柱的方法，所述方法包括:
將襯板坯和柱坯以表面對表面的面對的方式放置以在所述襯板坯與所述柱坯之間產生緊配界面，所述襯板坯和所述柱坯中的每一個由鋁合金組成；
在所述襯板坯和所述柱坯的所述緊配界面處形成系列的電阻焊點以形成預焊的坯組件，所述系列的焊點被限制于所述襯板坯的中心區域，從而使得所述襯板坯的在所述中心區域的每側上的側邊區域不含有焊點；以及
將所述預焊的坯組件變形，以使得所述柱坯和所述襯板坯同時變形為汽車支柱，所述變形導致所述襯板坯的所述中心區域和所述柱坯的下面的區域變成所述柱的底壁，并且進一步導致所述襯板坯的所述側邊區域和所述柱坯的在所述襯板坯的所述側邊區域下方并且延伸超出述襯板坯的所述側邊區域的部分變成所述汽車支柱的側壁，所述支柱的所述側壁中的每一個從所述底壁延伸出。
[0021]13.如方案12所述的方法，其中所述襯板坯和所述柱坯在被放置在一起并點焊時都是平面的。
[0022]14.如方案12所述的方法，其中在所述預焊的坯組件的變形之前形成的所述電阻焊點被限制于所述汽車支柱的所述底壁。
[0023]15.如方案12所述的方法，其進一步包括:
在所述汽車支柱的所述側壁中的一個或兩個上將所述襯板坯焊接到所述柱坯。
[0024]16.如方案15所述的方法，其中所述焊接包括激光焊接、金屬惰性氣