一种汽车前门环及其制造方法和汽车与流程

本发明涉及汽车制造领域，尤其涉及汽车前门环及其制造方法和汽车。

背景技术：

汽车前门环是组成车身骨架的重要结构件，汽车前门环由汽车a柱、汽车b柱和前门槛依次首尾连接围成。现在汽车制造中，为了提高汽车车身的强度，汽车a柱、汽车b柱和前门槛均采用超高强度的硬性板件，现有的汽车前门环主要存在以下问题：

1、当汽车发生碰撞时，由于车身整体强度大，缓冲型不好，极易发生侧翻等事故；

2、由于汽车前门环整体均为硬性板件，在受撞击时，前门环发生变形和破坏不受控制，若前门环上部严重变形或者发生断裂，会对驾乘人员头部造成致命伤害，汽车安全性不好；

3、车顶横梁的两端分别与车身左右两侧的汽车a柱焊接，汽车a柱和车顶横梁通过硬性板件直接焊接，焊点区域易形成低强度区域，在发生碰撞时，汽车a柱和车顶横梁的焊点区域易发生开裂，断裂后的汽车a柱和车顶横梁易对驾乘人员造成致命伤害，安全性差；

4、现有的汽车前门环由生产的单件产品：汽车a柱、汽车b柱和前门槛等零件焊接组装而成，单独制造各个零件需要不同的模具和工序，成本高，工序复杂。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种汽车前门环及其制造方法和汽车，汽车a柱与车顶横梁不易发生开裂，前门环缓冲性好，发生撞击时可收缩吸能，并能控制前门环变形区域，利于保护驾乘人员头部，安全性好，工序简单，成本低。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明公开的汽车前门环，包括，

包括a柱上段和a柱下段的汽车a柱，所述a柱上段的下端与所述a柱下段固定，所述a柱上段具有用于与车顶横梁焊接的第一软区；

包括b柱上段和b柱下段的汽车b柱，所述b柱上段的上端与所述a柱上段固定，所述b柱上段的下端与所述b柱下段的上端固定；

前后两端分别与所述a柱下段下部的后侧和所述b柱下段下部的前侧固定的前门槛；

与所述b柱下段下部的后侧固定的后门槛；

所述a柱上段除去所述第一软区部分、所述a柱下段、所述b柱上段、所述前门槛和所述后门槛均为硬区，所述b柱下段为第二软区。

本发明的有益效果是：a柱上段通过第一软区与车顶横梁焊接，提高了焊点区域的韧性，降低了焊点处的应力集中，碰撞时，第一软区吸能，a柱上段与车顶横梁不易发生开裂，避免断裂的汽车a柱和车顶横梁对驾乘人员造成伤害；安全性好；b柱下段为第二软区，发生碰撞时，可收缩吸能，减轻瞬时冲击，减轻对驾乘人员的伤害，同时可避免整体强度过高时，瞬时冲击能量过大造成的侧翻事故；且b柱下段收缩吸能后，前门槛及前门槛连接的a柱下段朝向b柱下段方向变形，a柱上段的第一软区利于汽车a柱柔性摆动，可尽可能的保证前门环上部空间，避免前门环上部变形或者损坏对驾乘人员头部造成致命伤害；前门环缓冲性好，发生撞击时可收缩吸能，并能控制前门环变形，利于保护驾乘人员头部；a柱上段除去第一软区部分、a柱下段、b柱上段、前门槛和后门槛均为硬区，可保证车身强度，整体安全系数高。

进一步的，所述a柱上段、所述a柱下段、所述b柱上段、所述b柱下段、所述前门槛和所述后门槛通过冲压一体成型。

采用上述进一步方案的有益效果是：现有技术中，a柱上段、a柱下段、b柱上段、b柱下段、前门槛和后门槛等各个部件需要单独制造，各部件制造完成后再进行拼接，各部件的制造对应不同的模具及工序，须要多次冲压，成本高，工序复杂；a柱上段、a柱下段、b柱上段、b柱下段、前门槛和后门槛通过冲压一体成型，可减少冲压次数，只须一组模具，更加经济，且通过一次冲压一体成型的前门环各部分固定更加稳固，可减少开裂的可能。

进一步的，所述汽车a柱还包括第一加强补丁板和第二加强补丁板，所述第一加强补丁板通过冲压在所述a柱上段的局部加强区域与所述a柱上段一体成型，所述第二加强补丁板通过冲压在所述a柱下段的局部加强区域与所述a柱下段一体成型，所述汽车b柱还包括第三加强补丁板，所述第三加强补丁板通过冲压在所述b柱上段的局部加强区域与所述b柱上段一体成型。

采用上述进一步方案的有益效果是：由于汽车a柱和汽车b柱上某些部位需要局部加强，在现有的汽车制造中，常采用在需要局部加强的位置焊接冷冲压加强件等零件的方法实现，焊接有冷冲压加强件的汽车a柱、汽车b柱重量重，发生碰撞时焊接的冷冲压加强件等零件的连接区域易发生开裂，断裂的冷冲压加强件易对驾乘人员造成伤害，且制造冷冲压加强件需要另行制作模具、夹具等工装，生产成本高，生产效率低；通过在a柱上段、a柱下段和b柱上段分别设置第一加强补丁板、第二加强补丁板和第三加强补丁板来提升汽车a柱和b柱上段的局部强度，可满足车身对各区域不同的强度需求，汽车a柱和b柱上段强度高，无须焊接其他冷冲压加强件，且仅局部加强区域具有第一加强补丁板、第二加强补丁板或第三加强补丁板，重量轻，无须另外设计和制作其他工装，通过冲压一体成型，不易开裂，安全系数高；第一加强补丁板、第二加强补丁板和第三加强补丁板可采用制造前门环其他部位的边角料，原材料利用率高。

进一步的，所述b柱下段呈倒“t”型，所述b柱下段下部前侧凸出的端部与所述前门槛固定，所述b柱下段下部后侧凸出的端部用于与所述后门槛固定。

采用上述进一步方案的有益效果是：便于b柱下段与前门槛和后门槛连接固定，缓冲吸能区长，吸能效果好，且可减小发生碰撞时前门槛对后门槛的冲击。

进一步的，所述b柱下段的横竖两段之间的夹角呈弧面过渡。

采用上述进一步方案的有益效果是：遭受撞击时，沿弧面缓慢变形，可提升缓冲性能，同时可减小形变量，提高安全性。

进一步的，所述第一软区通过对所述a柱上段用于与车顶横梁焊接的区域激光回火软化形成。

采用上述进一步方案的有益效果是：直接对a柱上段激光回火软化形成第一软区，生产方便，无须额外添加部件，无须中间焊接材料，利于减重，且减少了焊接次数。

进一步的，所述a柱上段除去所述第一软区部分、所述a柱下段、所述b柱上段、所述前门槛和所述后门槛的屈服强度为950～1300mpa，抗拉强度为1300～1650mpa，拉伸试验a80≥4.5％，硬度为400～520hv；所述b柱下段的屈服强度为400～550mpa，抗拉强度为600～800mpa，拉伸试验a80≥10％，硬度为160～235hv；所述第一软区的屈服强度为600～750mpa，抗拉强度为800～950mpa，拉伸试验a80≥6％，硬度为160～300hv。

采用上述进一步方案的有益效果是：a柱上段除去第一软区部分、a柱下段、b柱上段、前门槛和后门槛的强度高，可提供足够的稳定性，b柱下段和韧性较大，利于收缩吸能和控制前门环受到撞击时的变形，第一软区兼顾了强度和韧性，利于防止焊点区域开裂，可使汽车a柱摆动，利于保持前门环上部空间。

进一步的，所述a柱下段的厚度小于所述a柱上段的厚度，所述前门槛的厚度小于所述b柱上段的厚度，所述b柱上段和所述b柱下段厚度相同。

采用上述进一步方案的有益效果是：各位置厚度不同，满足车身不同位置的强度需要，在保证强度的情况下利于车身减重。

本发明公开的汽车，包括上述的汽车前门环。

本发明的有益效果是：a柱上段通过第一软区与车顶横梁焊接，提高了焊点区域的韧性，降低了焊点处的应力集中，碰撞时，第一软区吸能，a柱上段与车顶横梁不易发生开裂，避免断裂的汽车a柱和车顶横梁对驾乘人员造成伤害；安全性好；b柱下段为第二软区，发生碰撞时，可收缩吸能，减轻瞬时冲击，减轻对驾乘人员的伤害，同时可避免整体强度过高时，瞬时冲击能量过大造成的侧翻事故；且b柱下段收缩吸能后，前门槛及前门槛连接的a柱下段朝向b柱下段方向变形，a柱上段的第一软区利于汽车a柱柔性摆动，可尽可能的保证前门环上部空间，避免前门环上部变形或者损坏对驾乘人员头部造成致命伤害；前门环缓冲性好，发生撞击时可收缩吸能，并能控制前门环变形，利于保护驾乘人员头部；a柱上段除去第一软区部分、a柱下段、b柱上段、前门槛和后门槛均为硬区，可保证车身强度，整体安全系数高。

本发明公开的汽车前门环的制造方法，包括步骤：

使制造b柱上段、b柱下段、前门槛、后门槛、a柱下段和a柱上段的板材固定连接形成前门环胚料，其中制造所述b柱上段、所述前门槛、所述后门槛、所述a柱下段和所述a柱上段的板材为硬区材料，制造所述b柱下段的板材为第二软区材料；

冲压所述前门环胚料使所述b柱上段、所述b柱下段、所述前门槛、所述后门槛、所述a柱下段和所述a柱上段一体成型；

冲压完成后对所述a柱上段用于与车顶横梁焊接的区域进行软化形成第一软区。

本发明的有益效果是：a柱上段通过第一软区与车顶横梁焊接，提高了焊点区域的韧性，降低了焊点处的应力集中，碰撞时，第一软区吸能，a柱上段与车顶横梁不易发生开裂，避免断裂的汽车a柱和车顶横梁对驾乘人员造成伤害；安全性好；b柱下段为第二软区材料制成，发生碰撞时，可收缩吸能，减轻瞬时冲击，减轻对驾乘人员的伤害，同时可避免整体强度过高时，瞬时冲击能量过大造成的侧翻事故；且b柱下段收缩吸能后，前门槛及前门槛连接的a柱下段朝向b柱下段方向变形，a柱上段的第一软区利于汽车a柱柔性摆动，可尽可能的保证前门环上部空间，避免前门环上部变形或者损坏对驾乘人员头部造成致命伤害；前门环缓冲性好，发生撞击时可收缩吸能，并能控制前门环变形，利于保护驾乘人员头部；a柱上段除去第一软区部分、a柱下段、b柱上段、前门槛和后门槛均为硬区，可保证车身强度，整体安全系数高；制造a柱上段、a柱下段、b柱上段、b柱下段和前门槛的板材固定围成前门环胚料后，通过一次冲压使a柱上段、a柱下段、b柱上段、b柱下段、前门槛和后门槛围成的前门环一体成型，可减少冲压次数，只须一组模具，更加经济，且通过一次冲压一体成型的前门环各部分固定更加稳固，可减少开裂的可能。

附图说明

图1为本发明提供的汽车前门环的示意图；

图2为车顶横梁与左右两侧的汽车a柱连接的示意图

图中：1、汽车a柱；11、a柱上段；12、a柱下段；2、车顶横梁；31、第一加强补丁板；32、第二加强补丁板；33、第三加强补丁板；4、前门槛；5、汽车b柱；51、b柱上段；52、b柱下段；6、后门槛；7、第一软区；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

如图1、图2所示，本发明公开的汽车前门环的实施例，包括，

包括，

包括a柱上段11和a柱下段12的汽车a柱1，a柱上段11的下端与a柱下段12固定，a柱上段11具有用于与车顶横梁2焊接的第一软区7；

包括b柱上段51和b柱下段52的汽车b柱5，b柱上段51的上端与a柱上段11固定，b柱上段51的下端与b柱下段52的上端固定；

前后两端分别与a柱下段12下部的后侧和b柱下段52下部的前侧固定的前门槛4；

与b柱下段52下部的后侧固定的后门槛6；

a柱上段11除去第一软区7部分、a柱下段12、b柱上段51、前门槛4和后门槛6均为硬区，b柱下段52为第二软区。

a柱下段12、a柱上段11、b柱上段51、b柱下段52、前门槛4和后门槛6连接形成前门环。

作为上述实施例的进一步方案，a柱上段11、a柱下段12、b柱上段51、b柱下段52、前门槛4和后门槛6通过冲压一体成型。

作为上述实施例的进一步方案，汽车a柱1还包括第一加强补丁板31和第二加强补丁板32，第一加强补丁板31通过冲压在a柱上段11的局部加强区域与a柱上段11一体成型，第二加强补丁板32通过冲压在a柱下段12的局部加强区域与a柱下段12一体成型，汽车b柱5还包括第三加强补丁板33，第三加强补丁板33通过冲压在b柱上段51的局部加强区域与b柱上段51一体成型。汽车a柱1的形状可与弓上半部形状相同。

第一加强补丁板31、第二加强补丁板32和第三加强补丁板33在a柱上段11、a柱下段12、b柱上段51、b柱下段52、前门槛4和后门槛6通过冲压一体成型之前分别通过点焊焊接在对应位置，然后第一加强补丁板31、第二加强补丁板32和第三加强补丁板33与a柱上段11、a柱下段12、b柱上段51、b柱下段52、前门槛4和后门槛6一起通过一次冲压成型。便于生产，可在需要加强的区域保证足够的强度，且重量轻，利于车身减重。

a柱上段11、a柱下段12和b柱上段51的局部加强区域为其自身的中段。

作为上述实施例的进一步方案，b柱下段52呈倒“t”型，b柱下段52下部前侧凸出的端部与前门槛4固定，b柱下段52下部后侧凸出的端部用于与后门槛6固定。

作为上述实施例的进一步方案，b柱下段52的横竖两段之间的夹角呈弧面过渡，在遭受撞击时，与前门槛4和后门槛6连接的倒“t”型的b柱下段52的下部缓冲距离长，缓冲、吸能效果好，倒“t”型的b柱下段52沿弧面缓慢变形，可提升缓冲性能，减小前门环下部的变形量，安全性能好。

作为上述实施例的进一步方案，第一软区7通过对a柱上段11用于与车顶横梁2焊接的区域激光回火软化形成。具体的，通过激光回火对a柱上段11表面用于与车顶横梁2焊接的位置进行软化形成第一软区7，并通过车身两侧的第一软区7使a柱上段11与车顶横梁2的两端焊接，生产方便，无须额外添加部件，无须中间焊接材料，利于减重，且减少了焊接次数。

具体的，a柱上段11除去第一软区7部分、a柱下段12、b柱上段51、前门槛4和后门槛6的屈服强度均可为950～1300mpa中的任意值，抗拉强度均可为1300～1650mpa中的任意值，拉伸试验a80≥4.5％，硬度均可为400～520hv中的任意值；b柱下段52的屈服强度为400～550mpa中的任意值，抗拉强度为600～800mpa中的任意值，拉伸试验a80≥10％，硬度为160～235hv中的任意值；第一软区7的屈服强度为600～750mpa中的任意值，抗拉强度为800～950mpa中的任意值，拉伸试验a80≥6％，硬度为160～300hv中的任意值。

a柱上段11除去第一软区7部分、a柱下段12、b柱上段51、前门槛4、后门槛6、第一加强补丁板31、第二加强补丁板32和第三加强补丁板33可为相同的材料制成，性能相同，可选用usibor1500材料，第一加强补丁板31、第二加强补丁板32和第三加强补丁板33用料面积小，可选用边角料制作，利于提高原材料的利用率。

a柱下段12的厚度小于a柱上段11的厚度，前门槛4的厚度小于b柱上段51的厚度，b柱上段51和b柱下段52厚度相同。第一加强补丁板31、第二加强补丁板32和第三加强补丁板33可厚度相同，根据需要可为0.6～1.2mm之间的任意值。a柱上段11的厚度可为0.8～1.6mm中任意值；前门槛4的厚度可为1.0～1.8mm中任意值；b柱上段51、b柱下段52以及后门槛6的厚度可为1.2～2.0mm中任意值。

在其中一个实施例中，第一加强补丁板31、第二加强补丁板32和第三加强补丁板33的厚度为0.8mm，a柱上段11的厚度可为1.2mm；前门槛4的厚度可为1.4mm；b柱上段51、b柱下段52以及后门槛6的厚度可为1.6mm。

b柱下段52可选用ductibor450或ductibor500材料。

本发明公开的汽车的实施例，包括上述的汽车前门环。车身的左右两侧均采用上述汽车前门环，车顶横梁2的两端分别与车身左右两侧的第一软区7焊接。上述汽车前门环的b柱下段52后侧的凸出端与对应的后门槛6焊接

本发明公开的汽车前门环的制造方法的实施例，包括步骤：

使制造b柱上段51、b柱下段52、前门槛4、后门槛6、a柱下段12和a柱上段11的板材固定连接形成前门环胚料，其中制造b柱上段51、前门槛4、后门槛6、a柱下段12和a柱上段11的板材为硬区材料，制造b柱下段52的板材为第二软区材料；

冲压前门环胚料使b柱上段51、b柱下段52、前门槛4、后门槛6、a柱下段12和a柱上段11一体成型；

冲压完成后对a柱上段11用于与车顶横梁2焊接的区域进行软化形成第一软区7。

硬区材料的性质为：屈服强度为950～1300mpa，抗拉强度为1300～1650mpa，拉伸试验a80≥4.5％，硬度为400～520hv，可选用usibor1500材料；

第二软区材料的性质为：屈服强度为400～550mpa，抗拉强度为600～800mpa，拉伸试验a80≥10％，硬度为160～235hv，可选用ductibor450或ductibor500材料。

作为上述实施例的进一步方案，通过点焊焊接的方式使制造b柱上段51、b柱下段52、前门槛4、后门槛6、a柱下段12和a柱上段11的板材固定连接围成前门环胚料，各板材通过点焊焊接后冲压，同时开裂的可能性几乎为零。

作为上述实施例的进一步方案，使制造b柱上段51、b柱下段52、前门槛4、后门槛6、a柱下段12和a柱上段11的板材固定连接围成前门环胚料之后，冲压之前，在a柱上段11、a柱下段12和b柱上段51的局部加强区域分别对应激光点焊第一加强补丁板31、第二加强补丁板32和第三加强补丁板33，第一加强补丁板31、第二加强补丁板32和第三加强补丁板33焊接好后，同前门环胚料一起一次冲压形成带有第一加强补丁板31、第二加强补丁板32和第三加强补丁板33的整体前门环。

在冲压之前，将制造b柱上段51、b柱下段52、前门槛4、后门槛6、a柱下段12和a柱上段11的板材焊接围成的前门胚料及其上焊接的第一加强补丁板31、第二加强补丁板32和第三加强补丁板33加热到930℃后放置于冲压模具中一次冲压成型。

冲压完成后，通过激光回火软化的方法使a柱上段11表面用于与车顶横梁2焊接的区域软化形成第一软区7，第一软区7在a柱上段11上的边缘为过渡区域。

根据对于制成的b柱上段51、b柱下段52、前门槛4、后门槛6、a柱下段12和a柱上段11的厚度需求不同，在各个位置选用不同厚度的板材，围成前门环胚料。通过不等料厚拼焊冲压的工艺，一次冲压，一套模具即可使前门环成型，节约成本，节省工序。

在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为发明的较佳实施例，并不用以限制发明，凡在发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。