一种乘用车钢铝混合后尾门总成及其制造工艺的制作方法

1.本发明涉及汽车零部件制造技术领域，具体涉及一种乘用车钢铝混合后尾门总成及其制造工艺。

背景技术：

2.随着众多国家将“碳达峰碳中和”上升为国家战略，“双碳目标”促使汽车轻量化成为各大车企的一个重要突破口，轻量化已成为汽车行业未来发展的必然趋势。
3.汽车轻量化的三条途径包括结构设计拓扑优化、高性能轻质材料和先进制造工艺，铝合金作为一种轻质材料，其密度仅为钢的1/3，具有高比强度、高导热性能、良好的铸造性能和锻造性能、耐腐蚀、可回收利用等优点，是实现汽车轻量化的一条重要途径。目前铝合金已经在汽车动力总成、底盘上获得了广泛应用，正向车身及其附件上推广应用，未来铝合金在汽车行业的应用前景广阔。
4.后尾门是汽车车身的一个重要组成部分，按材料分为钢质后尾门和塑料后尾门。传统钢质后尾门采用多个钢板冲压和焊接成型，并在局部位置有多个补强件进行加强，以保证后尾门的强度和刚度。随着汽车轻量化的发展趋势，塑料后尾门是近几年发展的一个行业热点，其外板和内板均采用注塑成型，可实现更复杂的结构设计，在重要承载部位进行加厚补强，而在非关键部位加工一些减重孔，在满足强度、刚度的条件下达到减重的目标。
5.钢质后尾门一般由多个钢板零件经冲压、焊接组合而成，后尾门内板在车身铰链、支撑杆、门锁、雨刮等位置需要多个补强零件，其优点是强度高、容易维修等，但缺点是重量大、零件数量多、模具成本高、焊接工序复杂，此外多个钢板零件焊接导致尺寸公差累积，降低装配尺寸精度。
6.塑料后尾门一般为外板采用热塑性聚烯烃(tpo)、内板采用长纤维增强热塑性聚丙烯(lft-pp)，或者内外板均采用smc复合材料，其优点是减重、集成度高、成本较低、可实现外观复杂造型等，相比钢质后尾门降重可达25％以上。但缺点是强度和刚度低，车辆追尾碰撞时后尾门容易发生较大变形或损坏，导致安全性低，同时可修复性差，损坏后需要更换整个后尾门，导致后期维修费用高昂。此外，塑料后尾门容易产生一些有害的挥发性有机物，降低车辆内部的v0c质量，严重影响乘员身体健康。

技术实现要素：

7.为了解决在目前汽车轻量化过程中钢质后尾门重量大、塑料后尾门强度和刚度低等技术问题本发明提供一种乘用车钢铝混合后尾门总成及其制造工艺。
8.本发明提供一种乘用车钢铝混合后尾门总成，所述后尾门总成包括后尾门外板和后尾门内板，所述后尾门外板和后尾门内板采用卷边连接。
9.所述后尾门外板包括上外板和下外板，所述上外板和下外板采用焊接连接；所述上外板和下外板采用钢板冲压成型，所述后尾门内板采用铝合金一体压铸成型，所述后尾门内板进行表面钝化处理，所述后尾门总成进行电泳涂装处理。
10.进一步，所述上外板和下外板采用h180烘烤硬化电镀锌钢板，钢板屈服强度≥180mpa，抗拉强度≥340mpa，后伸长率≥34％；所述后尾门内板采用 al-si-mn系非热处理高韧性铝合金，铸态下屈服强度≥130mpa，抗拉强度≥ 280mpa，断后伸长率≥10％。
11.进一步，所述后尾门内板采用超高真空压铸工艺，整体壁厚2.5-3.0mm；所述后尾门内板在铰链、支撑杆、门锁和雨刮器位置采用加强筋，加强筋厚度 3.0-3.5mm。
12.本发明还提供前述后尾门总成的制造工艺，所述制造工艺包括以下步骤：
13.步骤s10，制造所述后尾门内板；
14.步骤s20，所述后尾门内板进行表面钝化处理；
15.步骤s30，制造所述上外板和下外板，所述上外板和下外板均采用冲压工艺成型；
16.步骤s40，所述上外板和下外板通过焊接方式组合成后尾门外板，所述上外板和下外板之间焊接工艺可采用电阻点焊、mag焊和激光焊中的任意一种；
17.步骤s50，所述后尾门外板和后尾门内板通过卷边连接组合成后尾门总成；
18.步骤s60，所述后尾门总成进行电泳涂装处理。
19.进一步，所述步骤s10包括：
20.步骤s11，铝合金熔化和精炼，同时压铸模具预热和喷射涂料；
21.步骤s12，利用抽真空装置，使压铸模具型腔内部达到超高真空，压铸模具型腔内真空度小于40mbar；
22.步骤s13，铝合金液由自动浇注装置浇入到压室内，并在高压和高速下充填成型为后尾门内板毛坯件；
23.步骤s14，所述后尾门内板毛坯件去除水口料、排渣料和周边毛刺；
24.步骤s15，所述后尾门内板毛坯件进行表面和内部质量检查；
25.步骤s16，所述后尾门内板毛坯件进行切削、钻孔和嵌件，获得后尾门内板成品件。
26.进一步，所述步骤s20包括：所述后尾门内板按除油脱脂、清洗、钝化、过水和烘干的顺序进行表面钝化处理，在除油脱脂剂中浸泡1-3min，在常温钝化液中浸泡1-2min。
27.进一步，所述步骤s50中，所述后尾门外板和后尾门内板分别在内板四周、窗框四周区域涂折边胶，然后通过滚压卷边连接组合。
28.进一步，所述步骤s60包括：所述后尾门总成按电泳、烘烤和涂装的顺序进行处理，电泳后烘烤温度170-190℃、烘烤时间15-20min。
29.进一步，所述步骤s11中的铝合金熔化温度为670-710℃，铝合金精炼采用通入氮气除气排渣，精炼温度690-730℃，精炼时间10-20min，压铸模具预热温度200-240℃。
30.进一步，所述步骤s13中的铝合金液在压室内浇注温度680-700℃、慢压射速度0.10-0.40m/s、快压射速度5-9m/s，压铸模具型腔内充填速度35-60m/s，压射比压30-50mpa。
31.本发明的有益效果为：
32.(1)本发明中后尾门总成采用钢铝混合结构，相比现有钢质后尾门可降低重量15％以上、减少零件数量，相比现有塑料后尾门可提升强度和刚度、改善车内voc质量。
33.(2)本发明中后尾门内板采用铝合金一体化压铸成型取代传统的钢板焊接，取消多个钢板补强零件，减少焊接工序、提高生产效率，同时减少多个钢板零件焊接带来的公差累积，提高后尾门的尺寸精度。
34.(3)本发明中后尾门内板采用铝合金超高真空压铸工艺，整体壁厚为 2.5-3.0mm，同时在车身铰链、支撑杆、门锁、雨刮等位置合理设计加强筋，实现复杂结构、薄壁化后尾门内板的一体压铸成型。
附图说明
35.图1为本发明一种乘用车钢铝混合后尾门内板的结构示意图；
36.图2为本发明一种乘用车钢铝混合后尾门外板的结构示意图；
37.图3为本发明一种乘用车钢铝混合后尾门总成的装配结构示意图；
38.图4为本发明一种乘用车钢铝混合后尾门总成的制造工艺流程图。
39.图中，1：后尾门内板；2：后尾门外板；3：上外板；4：下外板。
具体实施方式
40.本发明提供了一种乘用车钢铝混合后尾门总成及其制造工艺，属于汽车零部件制造技术领域，该后尾门总成包括后尾门外板和后尾门内板，所述后尾门外板和后尾门内板采用卷边连接，所述后尾门外板包括上外板和下外板，所述上外板和下外板采用焊接连接，所述上外板和下外板采用钢板冲压成型，所述后尾门内板采用铝合金一体压铸成型，所述后尾门内板进行表面钝化处理，所述后尾门总成进行电泳涂装处理。本发明中后尾门总成采用钢铝混合结构，后尾门内板采用铝合金一体化压铸取代传统的钢板焊接，取消了钢质内板在车身铰链、支撑杆、门锁、雨刮等位置的多个补强零件，具有降低重量、减少焊接工序、提高生产效率等优点，同时减少多个钢板零件焊接带来的公差累积，提高后尾门的尺寸精度，解决了目前钢质后尾门重量大、塑料后尾门强度和刚度低等技术问题。
41.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.如图1-3所示，本发明第一实施例在现有技术的基础上提供了一种乘用车钢铝混合后尾门总成，包括：后尾门外板和后尾门内板，接下来将详细描述一下上述组件的结构形式和相互之间的连接方式。
45.所述后尾门外板和后尾门内板采用卷边连接，所述后尾门外板包括上外板和下外板，所述上外板和下外板采用焊接连接，所述上外板和下外板采用钢板冲压成型，所述后尾
门内板采用铝合金一体压铸成型，所述后尾门内板进行表面钝化处理，所述后尾门总成进行电泳涂装处理。
46.上外板和下外板采用h180烘烤硬化电镀锌钢板，钢板屈服强度≥180mpa、抗拉强度≥340mpa、断后伸长率≥34％，该材料具有较低的屈强比和高的塑性，以及良好的冲压成形性能，适用于复杂曲面结构的外覆盖件。
47.此外，该材料具备优良的加工硬化和烘烤硬化性能，经过成形、电泳、烘烤、涂装等多个生产工序后，材料的屈服强度≥220mpa、抗拉强度≥360mpa、断后伸长率≥30％，从而提高零件强度和表面抗凹性。
48.后尾门内板采用al-si-mn系非热处理高韧性铝合金，al-si-mn系铝合金含有8-11％的si元素，使合金具有较高的流动性和抗热裂性，同时通过添加微量的mg、v、zr、sr等合金元素，可以细化初生α-al、共晶硅、第二相等微观组织，此外还严格控制fe、cu、p等杂质元素含量，抑制内部富铁相的形成，从而保证合金在铸态下具有较高的强度和韧性，在铸态下合金的屈服强度≥130mpa、抗拉强度≥280mpa、断后伸长率≥10％。该合金制备的后尾门内板具备良好的碰撞性能，同时取消后期热处理工序，避免了热处理变形导致的合格率降低。
49.后尾门内板采用超高真空压铸工艺，通过抽真空装置使压铸模具型腔内达到较高的真空度，然后铝液在高压、高速下充填型腔，从而减少型腔内部的卷气，提升零件的综合力学性能。超高真空压铸工艺适用于大型、薄壁、复杂结构的零件，整体壁厚可达到2.5-3.0mm，同时提高生产效率。
50.后尾门内板在车身铰链、支撑杆、门锁、雨刮等位置的强度和刚度要求较高，需要在承载力较大的区域合理设计加强筋结构，加强筋厚度设计为 3.0-3.5mm，以保证内板关键位置的强度和刚度满足要求。此外，加强筋结构在压铸过程中有利于铝液的快速流动，改善压铸件的填充性能。
51.以上介绍一种乘用车钢铝混合后尾门总成的结构以及材料，本发明在上述乘用车钢铝混合后尾门总成的基础上提供了具体的制造工艺，如图4所示，包括以下步骤：
52.步骤s10，制造所述后尾门内板，具体步骤包括：
53.步骤s11，铝合金熔化和精炼，其中铝合金熔化温度670-710℃，铝合金精炼采用通入氮气除气排渣，精炼温度690-730℃、精炼时间10-20min，压铸模具需要预热和喷射涂料，其预热温度200-240℃；
54.步骤s12，利用抽真空装置，使压铸模具型腔内部达到超高真空，型腔内部的真空度小于40mbar；
55.步骤s13，铝合金液由自动浇注装置浇入到压室内，在压室内浇注温度 680-700℃、慢压射速度0.10-0.40m/s、快压射速度5-9m/s，并在高压、高速下充填成型为后尾门内板毛坯件，压铸模具型腔内充填速度35-60m/s、压射比压30-50mpa；
56.步骤s14，所述后尾门内板毛坯件去除水口料、排渣料、周边毛刺等；
57.步骤s15，所述后尾门内板毛坯件进行表面和内部质量检查；
58.步骤s16，所述后尾门内板毛坯件进行切削、钻孔、嵌件等加工处理，获得后尾门内板成品件。
59.以上为步骤s10包括的所有子步骤。
60.步骤s20，所述后尾门内板进行表面钝化处理，后尾门内板按除油脱脂、清洗、钝化、过水、烘干的顺序依次进行表面钝化处理，在除油脱脂剂中浸泡 1-3min，在常温钝化液中浸泡1-2min；
61.步骤s30，所述上外板和下外板均采用冲压成型工艺来制造；
62.步骤s40，所述上外板和下外板通过焊接方式组合成后尾门外板，上外板和下外板之间焊接工艺可采用电阻点焊、mag焊和激光焊中的任意一种；
63.步骤s50，所述后尾门外板和后尾门内板通过卷边连接组合成后尾门总成，后尾门外板和后尾门内板分别在内板四周、窗框四周等区域涂折边胶，然后通过滚压卷边连接组合；
64.步骤s60，所述后尾门总成进行电泳涂装处理，后尾门总成按电泳、烘烤、涂装的顺序依次进行处理，电泳后烘烤温度170-190℃、烘烤时间15-20min。
65.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。
66.对于熟悉本领域的技术人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

技术特征：

1.一种乘用车钢铝混合后尾门总成，其特征在于，所述后尾门总成包括后尾门外板和后尾门内板，所述后尾门外板和后尾门内板采用卷边连接；所述后尾门外板包括上外板和下外板，所述上外板和下外板采用焊接连接；所述上外板和下外板采用钢板冲压成型，所述后尾门内板采用铝合金一体压铸成型，所述后尾门内板进行表面钝化处理，所述后尾门总成进行电泳涂装处理。2.根据权利要求1所述的后尾门总成，其特征在于，所述上外板和下外板采用h180烘烤硬化电镀锌钢板，钢板屈服强度≥180mpa，抗拉强度≥340mpa，后伸长率≥34％；所述后尾门内板采用al-si-mn系非热处理高韧性铝合金，铸态下屈服强度≥130mpa，抗拉强度≥280mpa，断后伸长率≥10％。3.根据权利要求1所述的后尾门总成，其特征在于，所述后尾门内板采用超高真空压铸工艺，整体壁厚2.5-3.0mm；所述后尾门内板在铰链、支撑杆、门锁和雨刮器位置采用加强筋，加强筋厚度3.0-3.5mm。4.一种如权利要求1-3任一项所述后尾门总成的制造工艺，其特征在于，所述制造工艺包括以下步骤：步骤s10，制造所述后尾门内板；步骤s20，所述后尾门内板进行表面钝化处理；步骤s30，制造所述上外板和下外板，所述上外板和下外板均采用冲压工艺成型；步骤s40，所述上外板和下外板通过焊接方式组合成后尾门外板，所述上外板和下外板之间焊接工艺可采用电阻点焊、mag焊和激光焊中的任意一种；步骤s50，所述后尾门外板和后尾门内板通过卷边连接组合成后尾门总成；步骤s60，所述后尾门总成进行电泳涂装处理。5.根据权利要求4所述的后尾门总成的制造工艺，其特征在于，所述步骤s10包括：步骤s11，铝合金熔化和精炼，同时压铸模具预热和喷射涂料；步骤s12，利用抽真空装置，使压铸模具型腔内部达到超高真空，压铸模具型腔内真空度小于40mbar；步骤s13，铝合金液由自动浇注装置浇入到压室内，并在高压和高速下充填成型为后尾门内板毛坯件；步骤s14，所述后尾门内板毛坯件去除水口料、排渣料和周边毛刺；步骤s15，所述后尾门内板毛坯件进行表面和内部质量检查；步骤s16，所述后尾门内板毛坯件进行切削、钻孔和嵌件，获得后尾门内板成品件。6.根据权利要求4所述的后尾门总成的制造工艺，其特征在于，所述步骤s20包括：所述后尾门内板按除油脱脂、清洗、钝化、过水和烘干的顺序进行表面钝化处理，在除油脱脂剂中浸泡1-3min，在常温钝化液中浸泡1-2min。7.根据权利要求4所述的后尾门总成的制造工艺，其特征在于，所述步骤s50中，所述后尾门外板和后尾门内板分别在内板四周、窗框四周区域涂折边胶，然后通过滚压卷边连接组合。8.根据权利要求4所述的后尾门总成的制造工艺，其特征在于，所述步骤s60包括：所述后尾门总成按电泳、烘烤和涂装的顺序进行处理，电泳后烘烤温度170-190℃、烘烤时间15-20min。
9.根据权利要求5所述的后尾门总成的制造工艺，其特征在于，所述步骤s11中的铝合金熔化温度为670-710℃，铝合金精炼采用通入氮气除气排渣，精炼温度690-730℃，精炼时间10-20min，压铸模具预热温度200-240℃。10.根据权利要求5所述的后尾门总成的制造工艺，其特征在于，所述步骤s13中的铝合金液在压室内浇注温度680-700℃，慢压射速度0.10-0.40m/s，快压射速度5-9m/s，压铸模具型腔内充填速度35-60m/s，压射比压30-50mpa。

技术总结

本发明具体涉及一种乘用车钢铝混合后尾门总成及其制造工艺。该后尾门总成包括后尾门外板和后尾门内板，后尾门外板和后尾门内板采用卷边连接，后尾门外板包括上外板和下外板，上外板和下外板采用焊接连接，上外板和下外板采用钢板冲压成型，后尾门内板采用铝合金一体压铸成型，后尾门内板进行表面钝化处理，所述后尾门总成进行电泳涂装处理。本发明中后尾门总成采用钢铝混合结构，后尾门内板采用铝合金一体化压铸取代传统的钢板焊接，取消了钢质内板在车身铰链、支撑杆、门锁、雨刮等位置的多个补强零件，具有降低重量、减少焊接工序、提高生产效率等优点，解决了目前钢质后尾门重量大、塑料后尾门强度和刚度低等技术问题。塑料后尾门强度和刚度低等技术问题。塑料后尾门强度和刚度低等技术问题。