[0001] 本发明涉及汽车型材技术领域，特别涉及一种用于汽车的高强辊压型材及加工方法。

[0002] 随着汽车产业的普及，人们对汽车的安全性能越来越关注，汽车安全防护系统的安全性能显得尤为重要，尤其是对于汽车安全性能有重要影响的各种支撑部件，例如汽车防撞梁、电池壳边梁等。目前，上述支撑部件多采用辊压型材制作。传统的辊压型材往往通过增加材料厚度等方式来提高型材的强度，以此改善支撑部件的防撞性能；但是这种一味增加厚度的方式无法满足汽车轻量化这一设计要求，因此复杂截面的型材应用而生，通过型材间的相互连接来改善型材的强度。但是，这类复杂截面型材的成型难度很大，需要使用宽幅板材进行数十道次的连续辊压才能实现，如此长的连续辊压加工过程对产品每步的加工精度都有着极高的要求，一点小偏差都可能累积成较大偏差，导致型材焊接时产生偏差、降低型材的整体强度，甚至造成型材的报废和板材的浪费；而且，该加工设备辊压线长、占地面积大，对生产线的动力等各方面要求较高，工艺过程相对复杂，能耗很大。另外，研发结构设计更为合理的型材结构，在确保安全性能的同时尽可能进行减重，始终是业内人士不断进行的研发方向。

[0003] 因此，如何在确保型材高强度和安全性能的同时，进一步降低型材重量、并改善型材的加工难度，成为目前业内人士正在研究的重要课题。

[0021] 下面通过参考附图来详细说明本发明。实施例1

[0022] 一种用于汽车的高强辊压型材，如图1所示，所述辊压型材是由围合件1和嵌入件2组合焊接而成的闭合型腔体，其中，所述围合件1为冷弯辊压而成的、带有两个内腔的半封闭型材，在围合件1的两个内腔之间设有一开口，所述嵌入件2为与所述开口相配适的平面板材；所述嵌入件2插入围合件1开口、延伸并焊接在围合件1的内腔后部，所述围合件1和嵌入件2组合后形成四个封闭型腔，截型呈“田”字型。

[0023] 所述围合件1的外廓面为矩形，板材两端对称地弯折成外廓矩形后、继续向矩形内部反折形成第一内腔3、第二内腔4。具体来说，所述围合件1包括第一前侧壁1‑1、第二前侧壁1‑2、后侧壁1‑3、左侧壁1‑4、右侧壁1‑5、第一横折壁1‑6、第一纵折壁1‑7、第二横折壁1‑8、第二纵折壁1‑9；所述第一前侧壁1‑1、第二前侧壁1‑2与后侧壁1‑3相对设置，且第一前侧壁1‑1、第二前侧壁1‑2之间为用于插入嵌入件2的开口，所述左侧壁1‑4、右侧壁1‑5相对设置。如图1所示，所述第一前侧壁1‑1、第一横折壁1‑6、第一纵折壁1‑7及左侧壁1‑4围合形成第一内腔3，第一纵折壁1‑7的末端焊接在左侧壁1‑4上；所述第二前侧壁1‑2、第二横折壁1‑
8、第二纵折壁1‑9及右侧壁1‑5围合形成第二内腔4，第二纵折壁1‑9的末端焊接在右侧壁1‑
5上。

[0024] 所述嵌入件2的板材厚度与开口的宽度匹配，且嵌入件2与左侧壁1‑4、右侧壁1‑5平行设置，嵌入件2的后端焊接在后侧壁1‑3上。所述嵌入件2的前端与第一横折壁1‑6、第二横折壁1‑8通过激光焊接连成一体，形成三层加强支撑部，加强支撑部有效提高了辊压型材的强度和抗弯性，尤其在抵抗来自正面碰撞的冲击力时，可以明显提高型材受撞击时的抗弯性能，有效抵抗型材的碰撞折弯变形。同时，所述嵌入件2连接第一前侧壁1‑1、第二前侧壁1‑2，形成完整的前侧壁，使辊压型材的四个外壁均呈平面状，其中包括后侧壁1‑3、左侧壁1‑4、右侧壁1‑5三个无焊接接头的光滑平面，整体表面质量高，应用范围广，即可作为汽车防撞梁使用、也可作为电池壳边梁或其他边梁类型材使用，作为电池壳边梁类型材使用时更加易于装配和连接。

[0025] 所述嵌入件2与围合件1组合后，分隔形成了新的第三内腔5、第四内腔6。其中，第三内腔5由嵌入件2、后侧壁1‑3、左侧壁1‑4、第一纵折壁1‑7围合形成，第四内腔6由嵌入件2、后侧壁1‑3、右侧壁1‑5、第二纵折壁1‑9围合形成。所述第一内腔3、第二内腔4以嵌入件2为轴左右对称，第三内腔5、第四内腔6以嵌入件2为轴左右对称，形成双排对称布置的内腔结构。从力学角度来看，这样近似对称的内腔结构具有更强的防撞性能，不论哪个侧面受到撞击、不论从哪个方向进行撞击，撞击力都能通过相互连接支撑的板材进行立体状传递、实现撞击点处撞击力的快速卸力，瞬间减少撞击点的受力大小，避免撞击点处发生变形或断裂；而且，作为空腔结构，本身就具有良好的缓冲力的性能，双层空腔结构的设置，使得本型材的缓冲性能进一步提升，撞击力经过两层空腔，大幅消减了对于设备端的冲击力，有效保护了型材内部的设备。

[0026] 所述第一纵折壁1‑7与左侧壁1‑4、第二纵折壁1‑9与右侧壁1‑5之间的焊接方式采用外折叠焊，即第一纵折壁1‑7的开口端设置背离第一内腔3的弯折焊端7，第二纵折壁1‑9的开口端设置背离第二内腔4的弯折焊端7。

[0027] 所述嵌入件2与后侧壁1‑3之间的焊接方式采用折叠焊，通过弯折焊端7与后侧壁1‑3进行连接，焊面面积大、连接更稳固。

[0028] 所述围合件1的弯折处为圆角，减少应力点，增加防撞性能。实施例2

[0029] 如图2所示，实施例2的型腔截型为与实施例1截型基本相同的“田”字型截型，区别在于：所述第一纵折壁1‑7与左侧壁1‑4、第二纵折壁1‑9与右侧壁1‑5之间的焊接方式采用内折叠焊，即第一纵折壁1‑7的开口端设置指向第一内腔3的弯折焊端7，第二纵折壁1‑9的开口端设置指向第二内腔4的弯折焊端7。实施例3

[0030] 如图3所示，实施例3的型腔截型为与实施例1截型基本相同的“田”字型截型，区别在于：所述嵌入件2与后侧壁1‑3之间的焊接方式采用立焊，即嵌入件2的后端与后侧壁1‑3之间通过点焊进行连接。实施例4

[0031] 如图4所示，实施例4的型腔截型为与实施例1截型基本相同的“田”字型截型，区别在于：所述第一横折壁1‑6、第二横折壁1‑8的长度小于左侧壁1‑3/右侧壁1‑4长度的1/2，即第一内腔3/第二内腔4的面积小于第三内腔5/第四内腔6的面积。

[0032] 根据辊压型材的具体应用位置、以及其强度需求，可以通过调整第一横折壁1‑6、第二横折壁1‑8的长度来调整第一内腔3/第二内腔4的大小，灵活多变。

[0033] 上述实施例1 实施例4中，所述第一纵折壁1‑7、第二纵折壁1‑9、嵌入件2端部设置~的弯折焊端7长度均不小于8mm，以确保嵌入件2与后侧壁1‑3之间的连接强度。

[0034] 所述围合件1和嵌入件2的材料可相同、也可不同，优选嵌入件2选用强度更高的钢材种类，以在轻量化基础上保证型材的强度。

[0035] 所述围合件1和嵌入件2可采用相同厚度的板材进行加工，出于轻量化的考虑，也可适度降低围合件1板材的厚度，不影响型材的强度。

[0036] 关于第一纵折壁1‑7、第二纵折壁1‑9的焊接方式，可以根据强度要求和加工难度选择外折叠焊或内折叠焊，嵌入件2与后侧壁1‑3的焊接方式可选择折叠焊或立焊，上述部位稳定焊接后均能保证连接强度和支撑强度，均属于本发明的保护范围。

[0037] 本发明的外表面为平面，可以作为防撞梁或边梁类使用。加工时，可在围合件板材上预冲各种孔，便于辊压成型后在预冲孔位置安装其他附件。

[0038] 本发明辊压型材通过连续弯折形成不同腔体结构的围合件、以及嵌入件与围合件的焊接连接方式等变化，构成一系列的横截面形状为“田”字型的型材结构，达到与车型适配的目的，应变性强，通用性高，且成本低。

[0039] 类似的，在上述实施例的基础上，对于围合件和嵌入件具体结构的改进、截型尺寸的变动、焊接方式的调整等，同样属于本发明的保护范围。

[0040] 如5所示，田字型高强钢防撞梁，截型尺寸102mm×80mm，整体板料厚度为1.8mm，重量达到15.42Kg；在整体截型尺寸不变102mm×80mm且满足碰撞法规的情况下，采用新田字型嵌入件为1.8mm料厚，围合件为1.2mm料厚，整体重量为11.22Kg，照比等料厚田字型减重27.12%，轻量化效果显著。

[0041] 本发明还提供了一种用于汽车的高强辊压型材的加工方法，采用由内而外的顺序进行加工，具体来说，首先进行内部嵌入件的成型，成型后将嵌入件的底部焊接在围合件板材的相应位置，再进行外部围合件的成型，最后将围合件和嵌入件的开口端焊接固定，形成封闭的辊压型材。

[0042] 所述加工方法包括以下步骤：S1、将用于成型嵌入件的第一板材、用于成型围合件的第二板材分别进行开卷和
校平；
S2、将校平后的第一板材送入第一冷弯成型机组，经多道成型压辊完成嵌入件的
成型，此阶段第二板材不参与成型；将嵌入件的底部与校平后的第二板材通过焊接连成一体；
S3、将嵌入件和第二板材送入第二冷弯成型机组，经多道成型压辊实现围合件的
成型，此阶段嵌入件不参与成型；将嵌入件的开口端与相邻的围合件侧壁焊接固定，形成封闭的辊压型材；
S4、根据所需长度，将辊压型材定长后剪切、下料，即得高强度轻量化辊压型材。

[0043] 下面对加工步骤进行详细陈述。

[0044] 所述步骤S1中，第一板材、第二板材的厚度和材质强度可以相同，也可以不同，根据型材的具体使用需求（例如防撞强度、抗弯强度等）进行设计和调整，通常来说，用于加工嵌入件的第一板材在材料强度和厚度上均不低于用于加工围合件的第二板材，以确保型材内部具有足够的支撑性和强度。

[0045] 根据型材的具体结构可知，由于本发明围合件的展开宽度宽于嵌入件的展开宽度，所以第二板材的宽度大于第一板材的宽度。同时，为了后期围合件和第二板材的精准对中，所述第二板材的校平精度高于第一板材的校平精度。

[0046] 加工时，调整开卷机和校平机的位置，使校平后的第二板材位于第一板材下方被送入第一冷弯成型机组中。

[0047] 所述步骤S2中，为了确保辊压成型的精度，第一冷弯成型机组内设置有多道成型压辊，实现嵌入
件的精整成型；在嵌入件成型期间，第二板材不参与成型，仅同步向前输出。

[0048] 本发明嵌入件的成型包括三个阶段、10道次弯折成型。如图6所示，第一阶段逐步成型对勾，共通过4道次成型；第二阶段进行回弹控制、精整成型，共通过2道次成型。经过前两个阶段，嵌入件截形本体角度成型完毕，第三阶段调整嵌入件的姿态，使嵌入件由水平状态旋转至90°竖直状态，共通过4道次成型；嵌入件成型后，与第二板材同时进入第一焊接机构，通过第一焊接机构将嵌入件
的两个开口端与校平后的第二板材进行焊接。

[0049] 所述嵌入件与第二板材之间的焊接方式可采用叠料焊或立焊。当采用折叠时，焊接叠料部分的长度不小于8mm，以确保焊接强度和最终型材产品的耐冲击强度。

[0050] 当嵌入件与第二板材之间采用立焊方式时，焊接方法可采用电弧焊或熔焊，可根据厂家的实际加工能力和加工的便捷性进行选择。具体来说，所述电弧焊可选用钨极气体保护电弧焊、熔化极气体保护电弧焊、二氧化碳气体保护电弧焊或等离子弧焊接，所述熔焊可选用电子束焊或激光焊；优选采用激光焊，焊接速度快、焊接强度高。

[0051] 当嵌入件与第二板材之间采用折叠焊方式时，焊接方法可采用电弧焊、熔焊或压力焊。具体来说，电弧焊可选用钨极气体保护电弧焊、熔化极气体保护电弧焊、二氧化碳气体保护电弧焊或等离子弧焊接，熔焊可选用电子束焊或激光焊，压力焊可选用滚点压力焊；优选采用滚点压力焊或激光焊。

[0052] 所述步骤S3中，为了确保辊压成型的精度，第二冷弯成型机组内也设置有多道成型压辊，实现围
合件的精整成型；在围合件成型期间，仅第二板材参与成型、嵌入件不参与成型，成型压辊内设置用于嵌入件通过的通道，使嵌入件同步向前输出。

[0053] 本发明围合件的成型包括四个阶段、22道次弯折成型。第一阶段对称弯折两侧勾边、成型围合件开口端两侧的弯折焊端，共通过4道次成型，该过程伴随成型内侧底角至一定角度；第二阶段逐步对称弯折两侧内壁顶角、成型第一横折壁和第二横折壁，共通过6道次成型；第三阶段逐步对称弯折外侧顶角，成型第一纵折壁、第二纵折壁，共通过6道次成型，该过程伴随成型内侧底角，即成型第一前侧壁和第二前侧壁；第四阶段逐步对称弯折外侧底角，成型左侧壁和右侧壁，共通过6道次成型，从而实现围合件的完整成型。

[0054] 第三阶段外侧顶角成型完成后，先进行围合件本体的焊接，即将第一纵折壁与左侧壁、第二纵折壁与右侧壁进行焊接固定，形成封闭的第一内腔和第二内腔，再进行第四阶段成型。该处焊接由设置在第二冷弯成型机组内部的第三焊接机构完成（于第二冷弯成型机组内的第17道次、型材成型总第27组完成第二次焊接），所述焊接位置采用叠缝焊方式，具体焊接方法可采用电弧焊或熔焊，根据厂家的实际加工能力和加工的便捷性进行选择。具体来说，所述电弧焊可选用钨极气体保护电弧焊、熔化极气体保护电弧焊、二氧化碳气体保护电弧焊或等离子弧焊接，所述熔焊可选用电子束焊或激光焊；优选采用激光焊或滚点焊进行焊接，焊接速度快、焊接强度高。

[0055] 待第四阶段完成后，即外侧底角成型结束后，围合件、嵌入件整体进入第二焊接机构，将围合件的的两个开口端与嵌入件进行焊接，形成封闭型材。本阶段焊接采用角缝焊，具体焊接方法可采用电弧焊或熔焊，根据厂家的实际加工能力和加工的便捷性进行选择。

[0056] 为确保焊接强度和最终型材产品的耐冲击强度，所述缝焊叠料长度不小于第二板材料厚的三倍。

[0057] 需要注意的是，在围合件与嵌入件前部焊接前，需要将围合件的第一横折壁、第二横折壁贴住嵌入件前部两侧，并使之两侧相接触定型，以为后续焊机提供操作空间；然后嵌入件与围合件一同输送进入第二焊接机构内，将嵌入件、第一横折壁、第二横折壁焊接连接，形成一个闭合的辊压结构。

[0058] 为了确保围合件和嵌入件相对位置的固定，通常在第二焊接机构、第三焊接机构内设置有用于定型的夹具。

[0059] 当本发明辊压型材作为电池边梁使用时，所述围合件上需要开设若干安装孔，以安装其他附件。在这种情况下，所述第二板材经开卷和校平后，先进行预冲孔步骤，再将经过预冲孔的第二板材与第一板材同步输送至第一冷弯成型机组进行嵌入件成型。

[0060] 基于上述加工方法的并线成型生产线，如图7、图8所示，包括第一送料机构8、第二送料机构9、第一冷弯成型机组10、第一焊接机构11、第二冷弯成型机组12、第二焊接机构13和切断机构14。

[0061] 所述第一送料机构8用于将第一板材进行辊压前整理，第二送料机构9用于将第二板材进行辊压前整理，所述第一冷弯成型机组10用于嵌入件2的辊压成型，第一焊接机构11将嵌入件2与来自第二送料机构9的第二板材进行焊接，第二冷弯成型机组12用于围合件1的辊压成型，第二焊接机构13用于将围合件1与嵌入件2焊接成型，加工完毕后的型材通过切断机构14定长剪切，即得用于汽车的高强辊压型材。

[0062] 具体来说，所述第一送料机构8包括第一开卷机8‑1、第一校平机8‑2，用于对第一板材进行开卷和校平。所述第二送料机构9包括第二开卷机9‑1和第二校平机9‑2，用于对第二板材进行开卷和校平。由于第二板材的宽度大于第一板材的宽度，因此第二校平机9‑2的校平精度高于第一校平机8‑2的校平精度，以确保后期焊接时的精准对中。

[0063] 所述第一送料机构8设置在第二送料机构9上方，以使第一板材、第二板材呈上下布局进入第一冷弯成型机组10，完成第一板材的成型、第二板材的同步输送。

[0064] 另外，在实际加工过程中，出于板材更换料卷的需求，所述第一校平机8‑2的出口端还设置有第一剪切对焊机构8‑3、第二校平机9‑2的出口端还设置有第二剪切对焊机构9‑3，以实现两个部件金属板材更换料卷时，裁切金属板材的料头料尾、并将前后钢材拼焊在一起，实现连续送料，并减少材料的浪费，提高生产效率。

[0065] 根据支撑梁与其他部件的安装连接要求，所述第二送料机构9与第一冷弯成型机组10之间还设置有冲孔机构9‑4，用于在第二板材上预先冲出产品安装孔位。所述冲孔机构9‑4包括顺序设置的伺服送料单元、冲压单元和漏冲孔检测单元。其中，伺服送料单元作为预冲孔前的电子辅助设备，用于辅助预冲孔定长送料；冲压单元用于将产品上的孔位提前冲压形成；漏冲孔检测单元用于检查冲压单元有无漏冲孔。

[0066] 由于冲孔速度与金属板材送料速度不一定一致，所述冲孔机构9‑4的上游和下游分别设置有一地坑过桥9‑5，用于存储金属板材材料，在前后生产速度不一时保证不影响前后加工，主要用于冲孔机构9‑4和前后需的料带纠偏。

[0067] 所述第一冷弯成型机组10、第二冷弯成型机组12内均设置有多道次的压辊，所述压辊的形状和设置形式根据嵌入件2、围合件1的具体结构设置确定。当嵌入件2或围合件1的结构发生改动时，可通过对相应冷弯成型机组内压辊道次和形状的变化实现调整，采用较小的设备改动即可实现不同结构产品的加工。

[0068] 由于本发明型材的围合件要成型第一内腔和第二内腔，故在成型过程中需要将第二板材的两个开口端反折焊接在围合件内部，故在所述第二冷弯成型机组12内还设置有第三焊接机构（图中未标出），第三焊接机构具体设置在总第27道次与28道次之间。

[0069] 所述第一焊接机构11内的焊机可为电弧焊机、熔焊机或压力焊机，优选为激光焊焊机或滚点焊焊机；所述第二焊接机构13内的焊机可为电弧焊机或熔焊机，优选为双激光焊机；所述第三焊接机构内的焊机为激光焊机优选为双激光焊焊机或双滚点焊焊机。焊接时，为了确保焊接的精准度和焊接效果，在焊机的前后两端还设置焊接夹具，可在焊接前可实现待焊接型材的定型，焊接时实现对型材的有效夹持和限位，焊接后可以实现对辊压型材的整形和定形，防止焊缝和型材变形。

[0070] 所述焊接夹具一般包括水平辊上辊轮夹具、水平辊下辊轮夹具和立辊轮夹具。通过水平辊上辊轮夹具、水平辊下辊轮夹具之间的围合，形成对板材和型材的有效夹持和限位；立辊轮夹具一方面配合水平辊上辊轮夹具、水平辊下辊轮夹具，另一方面主要在焊接点处对型材进行有效限位，避免焊接时型材位移而出现漏点。

[0071] 所述水平辊上辊轮夹具、水平辊下辊轮夹具和立辊轮夹具的具体形状，与焊接前后输送的型材形状直接相关，根据型材形状调整夹具形状，确保有效夹持和限位。

[0072] 所述生产线还包括一些加工辅助机构，例如接料机构14、电控机构、安全防护机构等。其中，接料机构14设置在切断机构14下游，用于辅助人工下料；电控机构用于辊压线的整线控制；安全防护机构用于整线人机隔离，主要包括隔离网、安全门、安全光栅等。由于这些辅助机构不是本发明的发明点，均为现有技术，在此不做赘述。

[0073] 以上所述仅为本发明的较佳实施方式，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。