一种汽车水箱框架的制作方法

1.本发明涉及一种汽车水箱框架，具体为一种铝合金材质的汽车水箱框架。


背景技术：

2.水箱框架是汽车前舱中承担固定散热器、连接底盘件、支撑发动机盖、安装传感器等功能的总成部件，因其与其它总成零部件的装配点多，故对其刚度、防腐性能等要求较高。
3.目前，水箱框架的加工过程是：在多个钢材冲压件成型后，经过点焊、弧焊、螺栓连接等工序形成多空腔总成结构，再通过电泳工艺进行表面处理。由于上述加工过程存在工序繁多、人力及设备资源投入大、对物流要求高等问题，增加了企业的生产成本。另外，随着汽车整车轻量化的发展趋势，为更大程度地降低车身重量，在整车设计时考虑水箱框架总成中零件材质的优化问题，但是，如果只是简单地进行零件材质的替换，会使加工过程及连接结构更复杂，存在生产成本大幅度提高等问题，因此需要对汽车水箱框架及其连接结构进行优化设计。


技术实现要素：

4.本发明提供一种汽车水箱框架，旨在通过对其组成零件及连接结构的优化设计，充分利用铝合金材料轻质、高强度的特点，达到简化加工工艺、降低生产成本、满足汽车整车轻量化要求的目的。
5.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种汽车水箱框架，包括上横梁组件、下横梁组件、立柱组件、吸能盒和支座；所述上横梁组件为钢材冲压件焊接结构，呈水平状态布置，其左右两侧与车体骨架以可拆卸方式连接；所述下横梁组件水平布置，其左右两端通过吸能盒与立柱组件装配；所述立柱组件包括左右对称布置的两部分，在其每一部分中均设置上端板、立柱本体和下端板，所述上端板安装在立柱本体的顶部，上端板通过可拆卸结构与上横梁组件连接，所述下端板安装在立柱本体的底部，下端板通过活动连接件与车体底盘件连接，所述立柱本体为空腔结构，立柱本体下部与吸能盒的后立面固定连接；所述吸能盒的前立面或底面与下横梁组件通过可拆卸结构装配；所述支座一端与吸能盒的内侧立面固定装配，另一端与车体底盘件连接。
6.上述汽车水箱框架，在所述立柱组件中，所述上端板为倒置的u型槽结构，在u型槽底面设置与上横梁组件装配孔，u型槽的两侧壁插入立柱本体空腔中，在u型槽的两端面上设置卡槽。
7.上述汽车水箱框架，在所述立柱组件中，所述立柱本体的后立面向外延伸形成与车体骨架配合的立柱法兰连接面，在立柱本体的后立面及前立面上部预设焊缝长孔，在所述焊缝长孔位置处，将立柱本体与上端盖插入立柱本体空腔中的侧壁焊接装配。
8.上述汽车水箱框架，所述立柱本体的空腔内壁设有凸台结构，所述凸台结构与上端板u型槽两端面的卡槽相匹配。
9.上述汽车水箱框架，所述立柱本体的空腔下部设有加强筋结构，所述加强筋结构包括纵横交错的加强筋和布置在四角位置的斜加强筋。
10.上述汽车水箱框架，在所述立柱组件中，所述下端板为u型槽结构，在u型槽的底面设置中心孔、定位凸台、限位块和活动连接件；所述定位凸台与u型槽的侧壁平行，布置在中心孔的两侧，在两条定位凸台上面焊装带有通孔的限位块，使限位块与u型槽底面之间形成空腔；所述活动连接件为六角法兰面螺母，活动连接件的法兰底面置于限位块与u型槽底面之间的空腔中，活动连接件的上端从限位块通孔中穿出，活动连接件的法兰底面直径大于限位块的通孔直径。
11.上述汽车水箱框架，所述下端板的活动连接件法兰底面的与u型槽底面之间设置垫片，所述垫片直径大于u型槽底面中心孔直径。
12.上述汽车水箱框架，所述吸能盒为上下方向贯通的中空梯形套管结构，在套管内腔设置纵横交错的支撑筋，在所述吸能盒的前立面上设有与下横梁组件配合的x向装配孔，所述吸能盒的内侧立面向后延伸形成与立柱本体配合的吸能盒法兰装配面。
13.上述汽车水箱框架，所述吸能盒为上下贯通的中空梯形套管结构，在套管内腔设置纵向支撑筋，在所述吸能盒的前部设有与下横梁组件配合的z向装配孔，所述吸能盒的侧立面向后延伸形成与立柱本体配合的吸能盒法兰装配面。
14.上述汽车水箱框架，所述下横梁组件、立柱组件、吸能盒和支座均采用铝合金材质，通过挤压工艺成型。
15.本发明提供一种汽车水箱框架，其上横梁组件可采用传统的钢材冲压件焊接结构，下横梁组件、立柱组件、吸能盒和支座均采用铝合金挤压型材结构，由此不仅使得整体框架与现有钢制结构比较减重20%-40%，更符合车体轻量化的设计理念，而且立柱组件焊接作业由原来的4至5道工序减少为2至3道工序，焊接工装成本降至钢制结构的1/5以下，开发周期比钢制结构方案减少2-3个月，另外，本发明更易于实现产品平台化，可根据车型前舱z、y向（按照汽车行业机械制图标准要求，x向为车体长度方向，y向为车体宽度方向，z向为车体高度方向）尺寸的不同要求，对立柱铝合金型材或下横梁组件的长度进行调整，因不需要新开发模具，进一步降低了生产成本；本发明的立柱组件中立柱本体内腔设置了加强筋结构，保证了立柱组件及水箱框架的整体结构强度，还在立柱组件的下端板上设置了活动连接件，实现了吸能盒及下横梁组件在x、y、z三个方向的调整，更便于水箱框架总成的装配。总之，本发明通过对汽车水箱框架的优化设计，达到了简化加工工艺过程、降低生产成本、满足汽车整车轻量化要求的目的。
附图说明
16.图1是本发明所述的汽车水箱框架结构示意图；图2是图1的俯视图（旋转后）；图3是立柱组件结构示意图；图4是立柱组件中上端板结构示意图；图5是立柱组件中立柱本体结构示意图；图6是立柱本体下部的剖面结构示意图；图7是立柱组件中下端板结构示意图；
图8是图7的俯视图（旋转后）；图9是图8中a-a剖面结构示意图；图10是吸能盒第一实施例结构示意图；图11是吸能盒第二实施例结构示意图。
17.图中各标号释义：1为上横梁组件；2为立柱组件2-1为上端板，2-1-1为与上横梁组件装配孔，2-1-2为卡槽，2-2为立柱本体，2-2-1为立柱法兰连接面，2-2-2为凸台结构，2-2-3为焊缝长孔，2-2-4为加强筋结构，2-3为下端板，2-3-1为活动连接件，2-3-2为限位块，2-3-3为定位凸台，2-3-4为中心孔，2-3-5为垫片；3为吸能盒3-1为吸能盒法兰装配面，3-2为支撑筋，3-3为x向装配孔，3-4为z向装配孔；4为下横梁组件；5为支座。
具体实施方式
18.下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
19.参看图 1、图2、图3，本发明提供一种汽车水箱框架，它包括上横梁组件1、下横梁组件4、立柱组件2、吸能盒3和支座5；所述上横梁组件1为钢材冲压件焊接结构，呈水平状态布置，其左右两侧与车体骨架以可拆卸方式连接；所述下横梁组件4、立柱组件2、吸能盒3和支座5均采用铝合金材质，通过挤压工艺成型，其中下横梁组件4水平布置，下横梁组件4左右两端通过吸能盒3与立柱组件2装配；所述立柱组件2包括左右对称布置的两部分，在其每一部分中均设置上端板2-1、立柱本体2-2和下端板2-3，所述上端板2-3安装在立柱本体2-2的顶部，上端板通过可拆卸结构与上横梁组件1连接，所述下端板2-3安装在立柱本体2-2的底部，下端板2-3与车体底盘件连接，所述立柱本体2-2为空腔结构，立柱本体2-2下部与吸能盒3的后立面固定连接；所述吸能盒3的前立面或底面与下横梁组件4通过可拆卸结构装配；所述支座5一端与吸能盒3的内侧立面固定装配，另一端与车体底盘件连接。
20.参看图3、图4，本发明所述的汽车水箱框架，在其立柱组件2中，所述上端板2-1为倒置的u型槽结构，在u型槽底面设置与上横梁组件装配孔2-1-1，u型槽的两侧壁插入立柱本体2-2空腔中，在u型槽的两端面上设置卡槽2-1-2。
21.参看图3、图5、图6，本发明所述的汽车水箱框架，在其立柱组件2中，所述立柱本体2-2的后立面单侧或双侧向外延伸形成与车体骨架配合的立柱法兰连接面2-2-1，在立柱本体2-2的后立面及前立面上部预设焊缝长孔2-2-3，在所述焊缝长孔2-2-3位置处，将立柱本体2-2与上端盖2-1插入立柱本体2-2空腔中的侧壁焊接装配，焊缝长孔2-2-3为立柱本体2-2与上端盖2-1焊接预留空间；所述立柱本体2-2的空腔内壁设有凸台结构2-2-2，所述凸台结构2-2-2与上端板2-1的u型槽两端面上卡槽2-1-2相匹配，通过凸台结构2-2-2与卡槽2-1-2配合为上端板2-1的u型槽两侧壁插入立柱本体2-2空腔中提供导向和定位作用；所述立
柱本体2-2的空腔下部设有加强筋结构2-2-4，所述加强筋结构2-2-4包括纵横交错的加强筋和布置在四角位置的斜加强筋，由此增加了立柱组件2及汽车水箱框架的整体强度。
22.参看图3、图7、图8、图9，本发明所述的汽车水箱框架，在其立柱组件2中，所述下端板2-3为u型槽结构，在u型槽的底面设置中心孔2-3-4、定位凸台2-3-3、限位块2-3-2和活动连接件2-3-1；所述定位凸台2-3-3与u型槽的侧壁平行，布置在中心孔2-3-4的两侧，在两条定位凸台2-3-3上面焊装带有通孔的限位块2-3-2，使限位块2-3-2与u型槽底面之间形成空腔；所述活动连接件2-3-1为六角法兰面螺母，活动连接件2-3-1的法兰底面置于限位块2-3-2与u型槽底面之间的空腔中，活动连接件2-3-1的上端从限位块2-3-2通孔中穿出，活动连接件2-3-1的法兰底面直径大于限位块2-3-2的通孔直径，活动连接件2-3-1法兰底面的与u型槽底面之间设置垫片2-3-5，所述垫片2-3-5直径大于u型槽底面中心孔2-3-4直径。在汽车水箱框架的立柱组件与汽车底盘件装配时，可通过活动连接件2-3-1在限位块2-3-2与u型槽底面之间的空腔中前、后、左、右、上、下方向的移动，实现立柱组件x、y、z方向位置的调整，从而降低了汽车水箱框架的立柱组件与汽车底盘件的装配难度。
23.参看图10、图11，本发明所述的汽车水箱框架，所述吸能盒3为上下方向贯通的中空梯形套管结构。如附图10所示，吸能盒3的第一优选实施例为：吸能盒3与下横梁组件4沿车体x向装配，其具体结构是在套管内腔设置纵横交错的支撑筋3-2，在吸能盒3的前立面上设有与下横梁组件4配合的x向装配孔3-3，吸能盒3的内侧立面向后延伸形成与立柱本体2-2配合的吸能盒法兰装配面3-1。如附图11所示，吸能盒3的第二优选实施例为：吸能盒3与下横梁组件4沿车体z向装配，其具体结构是在套管内腔设置纵向支撑筋3-2，在吸能盒3的前部设有与下横梁组件4配合的z向装配孔3-4，吸能盒3的侧立面向后延伸形成与立柱本体2-2配合的吸能盒法兰装配面3-1。
24.参看图1至图11，采用本发明所述的汽车水箱框架结构，降低了20%-40%的重量，其立柱本体2-2和下横梁组件4中的下横梁本体采用铝合金挤出结构后，能适应不同车型结构的平台化设计，便于截面和结构设计，材料强度可以根据需要选择，具有较高的设计灵活性；本发明中横梁组件4、立柱组件2、吸能盒3和支座5均采用铝合金挤压工艺，零件成本低，产品开发周期短，不需要高昂的模具费用和制造费用，取消了钢制结构必需的高防腐要求的电泳，减少了大量的工业废料处理，从而实现了制造过程的低碳、节能理念；另外本发明结构中，吸能盒3以垂直挤出方向作为传力面，极大地优化了零件的制造工艺。

技术特征：
1.一种汽车水箱框架，其特征在于：它包括上横梁组件（1）、下横梁组件（4）、立柱组件（2）、吸能盒（3）和支座（5）；所述上横梁组件（1）为钢材冲压件焊接结构，呈水平状态布置，其左右两侧与车体骨架以可拆卸方式连接；所述下横梁组件（4）水平布置，其左右两端通过吸能盒（3）与立柱组件（2）装配；所述立柱组件（2）包括左右对称布置的两部分，在其每一部分中均设置上端板（2-1）、立柱本体（2-2）和下端板（2-3），所述上端板（2-3）安装在立柱本体（2-2）的顶部，上端板通过可拆卸结构与上横梁组件（1）连接，所述下端板（2-3）安装在立柱本体（2-2）的底部，下端板（2-3）通过活动连接件（2-3-1）与车体底盘件连接，所述立柱本体（2-2）为空腔结构，立柱本体（2-2）下部与吸能盒（3）的后立面固定连接；所述吸能盒（3）的前立面或底面与下横梁组件（4）通过可拆卸结构装配；所述支座（5）一端与吸能盒（3）的内侧立面固定装配，另一端与车体底盘件连接。2.根据权利要求1所述的汽车水箱框架，其特征在于：在所述立柱组件（2）中，所述上端板（2-1）为倒置的u型槽结构，在u型槽底面设置与上横梁组件装配孔（2-1-1），u型槽的两侧壁插入立柱本体（2-2）空腔中，在u型槽的两端面上设置卡槽（2-1-2）。3.根据权利要求2所述的汽车水箱框架，其特征在于：在所述立柱组件（2）中，所述立柱本体（2-2）的后立面向外延伸形成与车体骨架配合的立柱法兰连接面（2-2-1），在立柱本体（2-2）的后立面及前立面上部预设焊缝长孔（2-2-3），在所述焊缝长孔（2-2-3）位置处，将立柱本体（2-2）与上端盖（2-1）插入立柱本体（2-2）空腔中的侧壁焊接装配。4.根据权利要求3所述的汽车水箱框架，其特征在于：所述立柱本体（2-2）的空腔内壁设有凸台结构（2-2-2），所述凸台结构（2-2-2）与上端板（2-1）u型槽两端面的卡槽（2-1-2）相匹配。5.根据权利要求4所述的汽车水箱框架，其特征在于：所述立柱本体（2-2）的空腔下部设有加强筋结构（2-2-4），所述加强筋结构（2-2-4）包括纵横交错的加强筋和布置在四角位置的斜加强筋。6.根据权利要求2至5中任一项所述的汽车水箱框架，其特征在于：在所述立柱组件（2）中，所述下端板（2-3）为u型槽结构，在u型槽的底面设置中心孔（2-3-4）、定位凸台（2-3-3）、限位块（2-3-2）和活动连接件（2-3-1）；所述定位凸台（2-3-3）与u型槽的侧壁平行，布置在中心孔（2-3-4）的两侧，在两条定位凸台（2-3-3）上面焊装带有通孔的限位块（2-3-2），使限位块（2-3-2）与u型槽底面之间形成空腔；所述活动连接件（2-3-1）为六角法兰面螺母，活动连接件（2-3-1）的法兰底面置于限位块（2-3-2）与u型槽底面之间的空腔中，活动连接件（2-3-1）的上端从限位块（2-3-2）通孔中穿出，活动连接件（2-3-1）的法兰底面直径大于限位块（2-3-2）的通孔直径。7.根据权利要求6所述的汽车水箱框架，其特征在于：所述下端板（2-3）的活动连接件（2-3-1）法兰底面的与u型槽底面之间设置垫片（2-3-5），所述垫片（2-3-5）直径大于u型槽底面中心孔（2-3-4）直径。8.根据权利要求7所述的汽车水箱框架，其特征在于：所述吸能盒（3）为上下方向贯通的中空梯形套管结构，在套管内腔设置纵横交错的支撑筋（3-2），在所述吸能盒（3）的前立面上设有与下横梁组件（4）配合的x向装配孔（3-3），所述吸能盒（3）的内侧立面向后延伸形成与立柱本体（2-2）配合的吸能盒法兰装配面（3-1）。9.根据权利要求7所述的汽车水箱框架，其特征在于：所述吸能盒（3）为上下贯通的中
空梯形套管结构，在套管内腔设置纵向支撑筋（3-2），在所述吸能盒（3）的前部设有与下横梁组件（4）配合的z向装配孔（3-4），所述吸能盒（3）的侧立面向后延伸形成与立柱本体（2-2）配合的吸能盒法兰装配面（3-1）。10.根据权利要求1至5中任一项所述的汽车水箱框架，其特征在于：所述下横梁组件（4）、立柱组件（2）、吸能盒（3）和支座（5）均采用铝合金材质，通过挤压工艺成型。

技术总结
一种汽车水箱框架，包括上横梁组件、下横梁组件、立柱组件、吸能盒和支座；所述上横梁组件左右两侧与车体骨架以可拆卸方式连接；所述下横梁组左右两端通过吸能盒与立柱组件装配；所述立柱组件包括左右对称布置的两部分，在其每一部分中均设置上端板、立柱本体和下端板，所述上端板通过可拆卸结构与上横梁组件连接，所述下端板通过活动连接件与车体底盘件连接，所述立柱本体为空腔结构，立柱本体下部与吸能盒后立面固定连接；所述吸能盒的前立面或底面与下横梁组件通过可拆卸结构装配；所述支座一端与吸能盒的内侧立面固定装配，另一端与车体底盘件连接。本发明通过对汽车水箱框架的优化设计，达到了降低生产成本、满足汽车整车轻量化要求的目的。化要求的目的。化要求的目的。


技术研发人员：孙后青 李彦波 韩振宇 李欣 王静 李月 章贤 姬育玲 吴林飞 王娟娟
受保护的技术使用者：凌云工业股份有限公司
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/9/22