ЛИСТОВАЯ СВАРНАЯ ЗАГОТОВКА ДЛЯ ШТАМПОВКИ ДЕТАЛЕЙ КУЗОВА АВТОМОБИЛЯ
WELDED BLANK FOR FORMING CAR BODY PARTS

Изобретение относится к листовым заготовкам для изготовления методами холодной штамповки из них корпусных деталей, в частности деталей кузовов автомобилей.
В настоящее время проектируют и изготавливают листовые сварные заготовки (ЛСЗ) для штамповки деталей кузова автомобиля на основании выполнения прочностных расчетов и исходя из анализа штампуемости деталей, в результате которых определяют наиболее нагруженные зоны 2 и 3 на детали 1 (фиг.1), по уровню напряжений и деформаций в этих зонах выбирают марку материала и его толщину, после чего производят раскрой заготовок составляющих ЛСЗ из листа, полосы или ленты выбранных материалов и сваривают их.
Известны ЛСЗ, представляющие собой плоскую сварную конструкцию, состоящую из двух или нескольких листовых заготовок равной и разной толщины и прочности, соединенных между собой посредством сварки (фиг.2) (патент ЕР №1149719, Информационные материалы ф.«ThyssenKrupp Tailored Blanks» 07/2003 г., с.6, 16). Геометрическая форма, марки материалов и толщина составляющих частей ЛСЗ выполнены на основе прочностного расчета и анализа штампуемости. За счет этого детали из ЛСЗ обладают следующими преимуществами: увеличивается прочность детали за счет утолщения листа в наиболее нагруженных зонах, исключаются усиливающие элементы детали, снижается себестоимость изготовления детали за счет сокращения расхода металла, повышается герметичность детали.
Недостатком приведенных конструкций ЛСЗ в связи с неудовлетворительной штампуемостью детали в усиливаемых зонах является необходимость использования составляющих частей ЛСЗ повышенной толщины или прочности увеличенных по размеру. Это приводит к повышенному расходу металла и увеличению массы штампуемых из ЛСЗ деталей.
Также известны конструкции ЛСЗ, составляющие части повышенной толщины или прочности, имеющих форму раскроя материала по ломаным линиям (фиг.3), приближенным к форме зон усиления (X. Bellut. «Welded blanks. Characterization and implementation.» // Sollac Usinor Group, 1998, с.81; Вернадский В.Н. Тонколистовые сварные составные заготовки - «Tailored blanks» в автомобилестроении // Обзорная информация ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины, 2001 г., с.8). Преимуществом таких конструкций ЛСЗ является уменьшение массы деталей за счет формы усиленной части приближенной к форме нагруженной зоны деталей. Однако проблема повышенного расхода материала в таких ЛСЗ решена частично, при этом ЛСЗ имеют следующие недостатки: снижение технологичности при подготовке кромок, сборке и сварке, необходимость использования сложного сварочного оборудования.
Наиболее близким к заявляемой конструкции ЛСЗ принята конструкция ЛСЗ, составляющие части повышенной толщины или прочности которой имеют форму раскроя материала по кривой линии (фиг.4), в том числе замкнутой, приближенным к форме зон усиления (Информационные материалы ф.«ThyssenKrupp Tailored Blanks» 07/2003 г., с.12). Преимуществом таких ЛСЗ перед другими аналогами является улучшенная штампуемость за счет вывода усиленных частей из зоны критических зон штампуемой детали и уменьшение массы детали.
Недостатками этой конструкции ЛСЗ являются: повышенный по сравнению с аналогами расход листового проката из-за формы заготовки, имеющей сторону под сварку по кривой линии, существенное усложнение и удорожание технологического процесса подготовки кромок, сборки и сварки, а также необходимости использования сложного сварочного оборудования.
Задачей изобретения является получение малоотходной ЛСЗ оптимальной формы, максимально приближенной по форме к детали с учетом повышения толщины в критических, более нагруженных зонах деталей.
Поставленная задача решается за счет того, что ЛСЗ для штамповки деталей. автомобиля, содержащая составные, сваренные части из листовых заготовок, требуемых по условиям прочности и штампуемости сортамента и марок стали из листа, ленты или полосы, отличающаяся тем, что составные части ЛСЗ выполнены в виде фигур, свариваемых по прямым линиям, сварные швы располагаются по линиям проекции вдоль свариваемых сторон составных частей на стороны заготовки с наименьшей длиной швов, при этом заготовки изготовлены размерами с припуском на механическую обработку подлежащих сварке кромок. Для повышения технологичности процесса сборки и сварки предварительно изготавливают заготовки размером, обеспечивающим одновременное получение двух и более ЛСЗ с их последующей разрезкой в требуемый размер. Для повышения рациональности раскроя составные части ЛСЗ выполняют в виде фигур, образуемых прямыми линиями с угловыми точками и имеющих правильную геометрическую форму (прямоугольник, трапеция, параллелограмм, прямоугольный треугольник) с учетом формы листа, ленты или полосы.
Сущность конструкции ЛСЗ для штамповки деталей автомобиля поясняется следующими графическими материалами. На фиг.1 показана предполагаемая конструкция детали внутренней панели двери автомобиля из листа 1 с зонами 2 и 3, имеющими толщину и механические свойства материалов, требуемые по условиям прочности и штампуемости. На фиг.2-3 показаны аналоги, а наиболее близкая по конструкции к заявляемой изображена на фиг.4 с менее нагруженной частью 7а и приближенными по форме к нагруженным зонам усиленным частям 8а и 9а. На фиг.5 показана ЛСЗ внутренней панели боковой двери автомобиля с указанными составными частями, из которых 11 и 16 выполнены усиленными, а части 10, 12-15, 17, 18 - менее нагруженными. На фиг.6-10 изображены части ЛСЗ и различная их компоновка, из которых произведена сборка и сварка заготовки, при этом на кромках частей показаны припуски на механическую обработку. На фиг.11 показаны составные части ЛСЗ 19, 20 размером, обеспечивающим получение двух и более частей 11, 12 с припуском на кромках на механическую обработку. На фиг.12 показана ЛСЗ, выполненная из частей 19, 20, а на фиг.13 пунктиром показана линия ее разрезки на ЛСЗ, составленные из заготовок 11 и 12, представленных на фиг.14. На фиг.15 показаны заготовка 21 составленная размером, обеспечивающим получение двух и более частей 18 с припуском на кромках на механическую обработку и ЛСЗ, составленная из заготовок 16, 17. На фиг.16 представлена ЛСЗ, выполненная из заготовок 16, 17, 21, а пунктиром показаны линии разрезки на ЛСЗ, составленные из заготовок 16, 17, 18, представленная на фиг.17 и 18. В частном случае показана ЛСЗ, составленная из заготовок 16, 17, 22, при этом ЛСЗ, составленные из заготовок 16, 17 выполнены с зазором относительно линии разрезки на ЛСЗ, составленную из заготовок 16, 17, 18.
Несмотря на значительное количество составных заготовок, из которых получают ЛСЗ, заявленная конструкция предподчтительна в изготовлении в серийном и крупносерийном производстве из-за одновременной подготовки частей данной конструкции, в частности, фрезерованием кромок поверхностей заготовок в пакете под соединение сваркой, что позволяет повысить их качество) и без использования сложного многокоординатного оборудования составных частей ЛСЗ в виде фигур, образуемых прямыми линиями с угловыми точками и имеющих правильную геометрическую форму (прямоугольник, трапеция, параллелограмм, прямоугольный треугольник) с учетом формы листа, ленты или полосы. В конечном итоге, конструкция ЛСЗ менее металлоемка, что снижает массу штампуемых деталей кузова автомобиля и влияет на улучшение штампуемости получаемых из них деталей кузова автомобиля.