本发明涉及汽车零部件，特别涉及一种顶盖横梁及其制造装置和制造方法。
背景技术：
1、顶盖横梁作为涉及汽车安全的关键零部件，其对于整车碰撞、顶压、刚度和模态等起着十分重要的作用及安全保障，同时顶盖横梁高强度轻量化对于车身减重意义重大。
2、目前的顶盖横梁普遍为开口截面的钢板冲压顶盖横梁，钢板冲压顶盖横梁一般由内板、外板等多个零件组合而成，采用高强钢冷冲压制造，再通过多个零件组合焊装成顶盖横梁总成。钢板冲压顶盖横梁由于焊接法兰边的存在，不利于进一步实现整车轻量化，同时焊装结构也影响整车nvh(noise、vibration、harshness)性能。
技术实现思路
1、本发明提供了一种顶盖横梁及其制造装置和制造方法，采用管件代替传统的板材，将顶盖横梁设计为空心结构，可使顶盖横梁在强度、扭转刚度和疲劳性能上有较好的优势；与此同时，管状的顶盖横梁取消了法兰边，其中空结构又能减轻顶盖横梁的重量，可实现顶盖横梁的轻量化；此外，采用一个管件代替多个冲压件，可提高零件的结构整体性和机械性能。
2、为解决上述技术问题,一方面，本发明的实施方式公开了一种顶盖横梁，该顶盖横梁内部设有腔体，腔体沿顶盖横梁的延伸方向贯穿顶盖横梁的两端，顶盖横梁两端的壁厚大于或等于顶盖横梁中部的壁厚。
3、采用上述技术方案，将顶盖横梁设计为带有腔体的空心结构，可使顶盖横梁在强度、扭转刚度和疲劳性能上有较好的优势，从而提高零件的结构整体性和机械性能；并且，管状的顶盖横梁取消了法兰边，其中空结构又能减轻顶盖横梁的重量，可实现顶盖横梁的轻量化；此外，通过将顶盖横梁两端的壁厚设置为大于顶盖横梁中部的壁厚，可在保证顶盖横梁机械性能的基础上，进一步减轻顶盖横梁的重量，有助于加强顶盖横梁的轻量化。
4、可选地，顶盖横梁两端的壁厚大于顶盖横梁中部的壁厚，且顶盖横梁两端的壁厚小于等于顶盖横梁中部的壁厚的3倍。
5、申请人经探索发现，当顶盖横梁两端的壁厚大于中部的壁厚，且两端壁厚不超过中部壁厚的3倍时，就可以满足顶盖横梁在强度、扭转刚度和疲劳性能上的需求；当顶盖横梁两端的壁厚大于其中部壁厚的3倍时，会造成材料浪费。因此，将顶盖横梁两端的壁厚设置为大于其中部的壁厚，且两端壁厚不超过中部壁厚的3倍，可在保证顶盖横梁机械性能的同时减小顶盖横梁的重量，减少材料浪费。
6、可选地，顶盖横梁的横截面外轮廓为多边形，且该多边形的相邻两边之间设有过渡圆角。
7、可选地，顶盖横梁由1500mpa热成形用钢制成。
8、采用上述技术方案，通过将顶盖横梁的材料设置为b1500hs热成形用钢，可使顶盖横梁的抗拉强度达到1500mpa，从而使顶盖横梁在承受碰撞和顶压时具有较好的安全性能。
9、第二方面，本发明的实施方式还公开了一种顶盖横梁制造装置，用于制造前述任一种顶盖横梁，该制造装置包括：
10、下模，其顶面设有第一成型槽，第一成型槽用于放置管坯；
11、上模，其底面设有第二成型槽，上模能够沿竖直方向往复移动，以使上模的底面和下模的顶面贴合或分离；当上模的底面和下模的顶面相贴合时，第一成型槽和第二成型槽相扣合形成成型腔，成型腔用于成型顶盖横梁的外轮廓，成型腔沿其延伸方向的两端设有开口；
12、两个密封件，分别设于两个开口处，密封件内设有气道，密封件能够沿水平方向移动，以使密封件插入开口内或从开口中拔出；当密封件插入开口内时，密封件能够对管坯的内腔进行密封，并通过气道向内腔内加压。
13、采用上述制造装置对顶盖横梁进行制造，通过利用上模和下模对放置于第一成型槽内的管坯进行挤压，可使管坯产生变形；通过利用密封件对管坯的端部进行密封，并通过气道向管坯的内腔通入气体，可对管坯的内腔进行加压，使管坯发生胀形直至其外表面完全与成型腔的内壁相贴合，从而可增强顶盖横梁的尺寸精度，并能够有效避免顶盖横梁产生回弹。
14、可选地，上模和/或下模内部设有至少一条冷却介质通道，冷却介质通道靠近第一成型槽或第二成型槽设置。
15、可选地，上模和下模内分别设有至少两条冷却介质通道，位于下模内的各冷却介质通道围绕第一成型槽排列，位于上模内的各冷却介质通道围绕第二成型槽排列。
16、采用上述技术方案，通过在上模和下模内设置冷却介质通道，可向冷却介质通道内通入冷却介质，在对管坯的内腔进行保压的基础上对管坯进行淬火冷却，从而加强冷却效果，缩短冷却时间，进而确保顶盖横梁的机械性能。
17、可选地，密封件上设有第一凸台，第一凸台的端面为第一端面，第一端面呈椭圆状且朝向开口，第一凸台的侧面具有一定斜度，第一凸台的侧面与第一凸台的中轴线之间的距离沿第一凸台插入于开口的方向逐渐减小；当密封件对管坯的内腔进行密封时，第一凸台至少部分插入于管坯的内腔内，第一凸台的侧面能够对管坯的端壁施加向外的挤压作用力，以使管坯的端壁向外撑开。
18、当上模和下模处于半合模状态时，管坯的在上模与下模的挤压作用下产生形变，使管坯的横截面外轮廓由圆形变为椭圆形；采用上述技术方案，通过在密封件上设置第一凸台，并将第一凸台的第一端面设置为椭圆形，可使第一端面伸入管坯的端部时，第一凸台的侧面与管坯的内壁边沿完全贴合，从而可防止密封件与管坯的端部之间产生缝隙，增强密封效果；此外，本技术通过将第一凸台的侧面设置为具有一定斜度，并使密封件对管坯的内腔端部进行密封时，第一凸台的侧面能够对管坯的端壁施加向外的挤压作用力，使管坯的端壁向外撑开，从而可使第一凸台的侧面与管坯的端壁内侧紧密贴合，进一步增强密封效果。
19、可选地，第一端面上设有第二凸台，第二凸台的端面为第二端面，第二端面呈椭圆状，第二凸台的轴线与第一凸台的轴线重合，当密封件对管坯的内腔进行密封时，第二凸台位于管坯的内腔内，且第二凸台的侧壁与管坯的内壁相贴合。
20、采用上述技术方案，通过在密封件上设置第二凸台，并使密封件对管坯的内腔端部进行密封时，第二凸台插入于管坯的内腔内，可使第二凸台对管坯的内腔端部起到支撑作用，从而防止第一凸台的侧面将管坯的端壁向外撑开时，管坯上与第二凸台相接触的部位产生形变。
21、第三方面，本发明的实施方式还公开了一种顶盖横梁制造方法，其采用前述任一种顶盖横梁制造装置，该述制造方法包括：
22、将在外部完成加热的热态管坯移放到下模上；
23、向下移动上模，使上模与下模处于半合模状态，以将热态管坯挤压为横截面为椭圆形的管坯，使热态管坯发生预变形；
24、移动密封件，将两个密封件分别插入热态管坯的内腔两端，以对热态管坯的内腔进行密封；
25、通过气道向热态管坯内部通入压强为第一压力值的气体，以使热态管坯发生热胀形；
26、继续向下移动上模，直至上模和下模完成合模，以对热态管坯进行进一步挤压；
27、通过气道向热态管坯内部通入压强为第二压力值的气体，以使热态管坯的外壁完全贴合上模和下模的内壁；
28、对管坯进行冷却。
29、采用上述制造方法对顶盖横梁进行制造，通过利用上模和下模对放置于第一成型槽内的管坯进行挤压，可使管坯产生变形；通过利用密封件对管坯的端部进行密封，并通过气道向管坯的内腔通入气体，可对管坯的内腔进行加压，使管坯发生胀形直至其外表面完全与成型腔的内壁相贴合，从而可增强顶盖横梁的尺寸精度，并能够有效避免顶盖横梁产生回弹。
30、可选地，第二压力值大于第一压力值。
31、可选地，第一压力值为0～10mpa，第二压力值为10～50mpa。
32、可选地，上模和/或下模内部设有至少一条冷却介质通道，对管坯进行冷却包括：通过向冷却介质通道内注入冷却介质，以使热态管坯冷却。
33、可选地，在向冷却介质通道内注入冷却介质的同时，持续对管坯的内腔进行保压，以使热态管坯在保压状态下进行冷却淬火。
34、采用上述技术方案，可有效避免热态管坯产生回弹。
35、可选地，在将在外部完成加热的热态管坯移放到下模上之前，还包括：制作管坯；制作管坯的方法包括：
36、沿第一方向摆放至少三块板材，其中，位于两端的板材的厚度大于位于中部的板材的厚度；
37、对各板材进行拼焊；
38、以第一方向为轴线将拼焊后的板材卷制成管，并用焊管工艺对管缝进行焊接，得到壁厚大于中间壁厚的管坯。
39、可选地，在制得管坯之后，在将管坯移放到下模上之前，还包括：将管坯在加热到奥氏体化温度以上，以得到热态管坯。
40、采用上述技术方案，通过将管坯在加热到奥氏体化温度以上，可使管坯具有高塑性和低流动应力(即低变形抗力)，从而可以使管坯容易被加工。
41、可选地，将两个密封件分别插入热态管坯的内腔两端包括：密封件插入至内腔内的长度大于等于5mm。
42、可选地，当密封件插入于内腔内时，密封件能够对管坯的端壁施加向外的挤压作用力，以使管坯的端壁向外撑开呈喇叭口状。
43、可选地，当密封件插入于内腔内后，管坯的端部的胀形量大于等于3％；其中，胀形量为管坯端部的周长的变化量与管坯端部的原周长的比值。
44、采用上述技术方案，当密封件插入于内腔内后，管坯的端部的胀形量大于等于3％，可确保密封件与管坯的端壁内侧紧密贴合，从而确保密封效果。
45、可选地，在对管坯进行冷却之后，还包括：
46、通过气道将管坯内的气体排出；
47、移动密封件，使密封件从管坯的内腔内脱出；
48、向上移动上模，将管坯从第一成型槽内取出，并将管坯两端的喇叭口切掉，以获得顶盖横梁。