一种缓冲吸能盒的制作方法

1.本发明涉及一种缓冲吸能盒。


背景技术：

2.缓冲吸能盒，涉及车辆领域及其他领域对缓冲吸能有需求的行业范围，主要用于应对受力缓冲吸能，起到缓解冲击力，降低损伤及损失的重要作用。
3.现有的缓冲吸能盒受到轴向碰撞，材料从接触开始发生有层次的溃变折叠，消耗冲击能量，发生叠皱的缓冲吸能盒的吸能效率低，难以满足应用需求。
4.cn204309726u公开一种汽车压溃吸能盒，包括后圆柱管段、能伸入后圆柱管段内的前圆柱管段和连接后圆柱管段与前圆柱管段的连接环部。当汽车压溃吸能盒受到轴向的压力时，如汽车发生追尾事故，前圆柱管段会被逐步压入后圆柱管段内，即通过前圆柱管段变形来吸收能量。但存在的缺点是制作工艺难度大，成本高。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有制作工艺难度大、成本高的问题，而提出的一种工艺简单，成本更低，吸能效果更好，轻量化程度更高的缓冲吸能盒。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种缓冲吸能盒，由管材通过涨形拉伸制得，包括一体成型的后圆柱管段、前圆柱管段以及连接所述后圆柱管段与所述前圆柱管段的过渡段，所述前圆柱管段的管壁厚度大于所述后圆柱管段的管壁厚度。
7.所述前圆柱管段受到轴向压力内卷深入所述后圆柱管段内。
8.所述前圆柱管段、所述后圆柱管段上均设有通孔，所述通孔为径向沿所述前圆柱管段、所述后圆柱管段延伸的长条孔。
9.所述前圆柱管段的外径为r1，所述后圆柱管段的外径为r2，所述缓冲吸能盒的涨形比例为a，a＝r1/r2，a≥87.5％。
10.所述前圆柱管段的管壁厚度为t1，所述后圆柱管段的管壁厚度为t2，所述缓冲吸能盒的厚度比例为b，b＝t2/t1，85％≤b≤90％。
11.所述前圆柱管段的管壁厚度大于所述过渡段的厚度，所述后圆柱管段的管壁厚度小于所述过渡段的厚度。
12.所示过渡段的外表面与所示后圆柱管段的外表面非垂直。
13.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：通过涨/胀形工艺制得，前圆柱管段、后圆柱管段、过渡段采用一种材质，一道工序就可以形成三段结构，工艺简单、制得的产品性能优越；后圆柱管段相对前圆柱管段的管壁厚度减薄，当缓冲吸能盒受到轴向的破坏力或者冲击力时，材料发生内卷式的形变，从而持续消化冲击力达成第一阶段的压溃缓冲吸能作用，在内卷运动行程结束后，其破坏力或冲击力的作用并未缓冲殆尽时，可以继续向后挤压，产生叠皱式的形变，达成第二阶段的压溃缓冲吸能作用，因后圆柱管段结构型腔的扩大和内卷之后双层材料的叠加，进一步提高了消化能力；通过涨/胀形工艺制
得的缓冲吸能盒，实现截面尺寸变化、结构强度变化、轻量化，满足应用需求。
附图说明
14.图1为第一实施例的缓冲吸能盒结构示意图；
15.图2为本发明用于车辆领域的缓冲吸能盒结构示意图；
16.图3为图2中缓冲吸能盒主视图；
17.图4为图1中仿真模拟缓冲吸能盒受到轴向压力后溃缩过程示意图；
18.图5为其他实施例的缓冲吸能盒主视图；
19.图6为第二实施例缓冲吸能盒结构示意图；
20.图7为图6中仿真模拟缓冲吸能盒受到轴向压力后溃缩过程示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
22.现有技术的缓冲吸能盒有采用焊接工艺，由两段或三段不同管径焊接而成，存在的缺点是：焊接位置有应力，有生产质量偏差也会造成不良结果。也有采用铸造工艺，存在的缺点是：容易产生气孔，成品率降低，气孔也会有断裂风险从而达不到缓冲效果。为此，本发明通过管材涨/胀形拉伸制作而成，制作工艺简单，产品的缓冲吸能效果好。
23.实施例1
24.参照图1，本发明为一种缓冲吸能盒，包括一体成型的后圆柱管段1、前圆柱管段2以及连接后圆柱管段1与前圆柱管段2的过渡段3，前圆柱管段2受到轴向压力内卷深入后圆柱管段1内。
25.本缓冲吸能盒可以应用于车辆领域，也可以应用于其他对缓冲吸能有需求的领域，主要用于应对正面受力缓冲吸能、侧面受力缓冲吸能、后面受力缓冲吸能、上下受力缓冲吸能，起到缓解冲击力，降低损伤及损失的重要作用。当用于汽车总装中，缓冲吸能盒设置在前侧梁与保险杠横梁之间。参见图2或图3，后圆柱管段1后端面上固连有安装板4，后圆柱管段1通过安装板4与保险杠横梁固定连接。前圆柱管段2前端面上也固连有安装板4，前圆柱管段2通过安装板4前侧梁固定连接。
26.本缓冲吸能盒可根据所需要的结构空间和力大小选择不同直径、不同长短尺寸的材料进行制作。
27.本实施例下，后圆柱管段1的外径大于前圆柱管段2的外径，后圆柱管段1的内径大于前圆柱管段2的外径，即后圆柱管段1的内径越大越容易容纳前圆柱管段2。
28.前圆柱管段2的管壁厚度大于后圆柱管段1的管壁厚度，也可以前圆柱管段2的管壁厚度与后圆柱管段1的管壁厚度一致。
29.当前圆柱管段2的管壁厚度大于后圆柱管段1的管壁厚度，过渡段3的管壁厚度处于前圆柱管段2、后圆柱管段1的管壁厚度之间。
30.后圆柱管段1的长度大于前圆柱管段2的长度，且后圆柱管段1变薄的材料更容易
引发形变。
31.如图3和图5所示，过渡段3的外表面与后圆柱管段1的外表面为非垂直状态，两个外表面的夹角可以为锐角也可以为钝角。
32.通过仿真模拟碰撞实验来对比不同条件下的吸能特性，冲击力保持一致，表1为实验1～实验6的测试数据；
33.表1
[0034][0035][0036]
随着后圆柱管段1外径增大，实验1～实验6的最大加速度变化不大，数值在17.17～21.1m/s之间，最大位移数值在122.96～159.28mm之间。
[0037]
通过仿真模拟碰撞实验来对比不同条件下的吸能特性，冲击力保持一致，表2为实验7～实验12的测试数据；
[0038]
表2
[0039]
实验条件实验7实验8实验9实验10实验11实验12前圆柱管段外径/mm707070707070后圆柱管段外径/mm73.577.58082.587.593.5前圆柱管段壁厚/mm222222过渡段壁厚/mm1.75～21.75～21.75～21.75～21.75～21.75～2后圆柱管段壁厚/mm1.751.751.751.751.751.75最大加速度/m/s18.5118.8316.4747.2152.6147.02最大位移/mm144.62137.07155.13156.28156.87157.97
[0040]
实验7～实验9的最大加速度在16.47～18.83m/s之间，最大位移在137.07～155.13mm之间,实验10～实验12的最大加速度在47.02～52.61m/s之间，因此，实验7～实验9的缓冲效果优于实验10～实验12的缓冲效果；实验7和实验8的缓冲效果优于实验2～实验5的缓冲效果；实验9的缓冲效果优于实验1～实验6的缓冲效果。
[0041]
通过仿真模拟碰撞实验来对比不同条件下的吸能特性，冲击力保持一致，表3为实验13～实验18的测试数据；
[0042]
表3
[0043][0044]
实验13～实验15的最大加速度在22.95～41.46m/s之间，实验16的最大加速度为15.58m/s，实验17的最大加速度为17.42m/s，因此，实验16的缓冲性能优于实验1～实验6的缓冲性能；实验17的缓冲性能优于实验1～实验5的缓冲性能，其中，实验1～实验17均在过渡段3的外表面与后圆柱管段1的外表面的夹角一致的情况下进行，夹角采用锐角。其中，实验1～15均在图3状态的下进行仿真实验。
[0045]
本缓冲吸能盒通过管材涨/胀形拉伸制作而成，所述前圆柱管段的外径为r1，所述后圆柱管段的外径为r2，所述缓冲吸能盒的涨形比例为a，a＝r1/r2。所述前圆柱管段的管壁厚度为t1，所述后圆柱管段的管壁厚度为t2，所述缓冲吸能盒的厚度比例为b，b＝t2/t1，当a≥87.5％，85％≤b≤90％，缓冲吸能盒的缓冲性能较好。
[0046]
当a＝b＝87.5％的情况下，缓冲吸能盒的综合性能较好。
[0047]
当缓冲吸能盒受到轴向的压力时，如图4所示，前圆柱管段2因受力向后圆柱管段1进行挤压，而带有角度的过渡段3起到引导作用并受力发生溃变，使前圆柱管段2侵入后圆柱管段1，材料发生内卷式的形变，从而持续消化冲击力达成第一阶段的压溃缓冲吸能作用，第一阶段对应图4中的a阶段，过程中被强塞而不断扩大的后圆柱管段1在内卷过程中逐渐形成喇叭口结构，扩大了受力面积，因为后圆柱管段1的长度大于前圆柱管段2的长度，后圆柱管段1的厚度薄，通过力的导向更容易引发形变，所以在内卷运动行程结束后可以继续向后挤压，产生叠皱式的形变，达成第二阶段的压溃缓冲吸能作用，第二阶段对应图4中的b阶段，因后圆柱管段1结构型腔的扩大和内卷之后双层材料的叠加，进一步提高了消化能力，并起到阻止的作用；当采用前圆柱管段2、后圆柱管段1的管壁厚度一致的形式，前圆柱管段2收到轴向挤压，由于后圆柱管段1的管壁厚度与前圆柱管段2的管壁厚度一致，后圆柱管段1不发生第二阶段的叠皱式的形变，仅发生第一阶段的内卷式的形变，吸能的效率低于
本缓冲吸能盒。
[0048]
实施例2
[0049]
与实施例1不同之处在于：参见图6，前圆柱管段2、后圆柱管段1上均对称设有至少两个通孔10，通孔10为径向沿前圆柱管段2、后圆柱管段1延伸的长条孔。
[0050]
如图7所示，当发生碰撞时刚性较小的前圆柱管段2比后圆柱管段1先产生溃变，进入第一阶段的压溃缓冲，起到吸能作用，第一阶段对应图7中的c阶段，当前圆柱管段2完全溃变后，若碰撞力的作用还在持续，则后圆柱管段1进入第二阶段的压溃缓冲，继续起到吸能作用，第二阶段对应图7中的d阶段，因后圆柱管段1结构型腔的扩大，缓冲过程中所吸收的能量大于前段，进一步提高消化能力，并起到阻止的作用。通过在前圆柱管段2、后圆柱管段1开设通孔10，切断了局部的力传递路径，迫使力的传递集中于未切断的位置，引导结构发生挤压和扩张的形变，最终形成良好的材料溃变折叠趋势，达成从前至后有层次的溃变折叠目的，消耗冲击能量。
[0051]
本缓冲吸能盒通过涨/胀形工艺将其制作成前圆柱管段2直径小且材料厚度不变，过渡段3从小直径前圆柱管段2过渡为大直径后圆柱管段1，不需要提前对前圆柱管段2管材进行翻卷省去复杂的成形模具费用，不需要准备大直径管材作后圆柱管段1，省去工艺流程，不需要将前圆柱管段2、后圆柱管段1进行焊接省去夹具投入降低生产难度减少工艺流程，前圆柱管段2、后圆柱管段1采用一种材质，一道工序就可以形成三段结构，不但性能优越，而且产品制造过程远远优于其他制造形式。
[0052]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种缓冲吸能盒，由管材通过涨形拉伸制得，其特征在于：包括一体成型的后圆柱管段、前圆柱管段以及连接所述后圆柱管段与所述前圆柱管段的过渡段，所述前圆柱管段的管壁厚度大于所述后圆柱管段的管壁厚度。2.根据权利要求1所述的缓冲吸能盒，其特征在于：所述前圆柱管段受到轴向压力内卷深入所述后圆柱管段内。3.根据权利要求1所述的缓冲吸能盒，其特征在于：所述前圆柱管段、所述后圆柱管段上均设有通孔，所述通孔为径向沿所述前圆柱管段、所述后圆柱管段延伸的长条孔。4.根据权利要求2或3所述的缓冲吸能盒，其特征在于：所述前圆柱管段的外径为r1，所述后圆柱管段的外径为r2，所述缓冲吸能盒的涨形比例为a，a＝r1/r2，a≥87.5％。5.根据权利要求4所述的缓冲吸能盒，其特征在于：所述前圆柱管段的管壁厚度为t1，所述后圆柱管段的管壁厚度为t2，所述缓冲吸能盒的厚度比例为b，b＝t2/t1，85％≤b≤90％。6.根据权利要求1所述的缓冲吸能盒，其特征在于：所述前圆柱管段的管壁厚度大于所述过渡段的厚度，所述后圆柱管段的管壁厚度小于所述过渡段的厚度。7.根据权利要求1所述的缓冲吸能盒，其特征在于：所示过渡段的外表面与所示后圆柱管段的外表面非垂直。

技术总结
本发明公开了一种缓冲吸能盒，由管材通过涨形拉伸制得，包括一体成型的后圆柱管段、前圆柱管段以及连接所述后圆柱管段与所述前圆柱管段的过渡段，所述前圆柱管段的管壁厚度大于所述后圆柱管段的管壁厚度。本发明后圆柱管段相对前圆柱管段的管壁厚度减薄，当缓冲吸能盒受到轴向的压力时，材料发生第一阶段、第二阶段的形变，吸能效率高。吸能效率高。吸能效率高。


技术研发人员：陈德强 张勇 俞盼成
受保护的技术使用者：苏州盱酋汽车科技有限公司
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2022/3/8