一种新型轻质汽车仪表台横梁总成论文和设计-马芳武

全文摘要

一种新型轻质汽车仪表台横梁总成，包括仪表台横梁主管、副驾驶座安全气囊左安装支架、副驾驶座安全气囊右安装支架；仪表台横梁主管为金属材料，副驾驶座安全气囊左安装支架与副驾驶座安全气囊右安装支架采用聚乳酸复合材料，在仪表台横梁主管上加工有至少两个连接座；所述连接座为内凹的锥形结构，连接座的顶端为敞口结构，且顶端的内径小于底部的内径，在连接座的内表面加工有凹凸不平的纳米或微米空洞；副驾驶座安全气囊左安装支架、副驾驶座安全气囊右安装支架采用注塑的方式安装固定在连接座上。该横梁总成可以有效的将聚乳酸复合材料安装支架与横梁主管连接，满足仪表台横梁总成强度、刚度及碰撞安全等要求，简化横梁总成加工工序。

主设计要求

1.一种新型轻质汽车仪表台横梁总成，包括仪表台横梁主管、横梁左前端安装支架、横梁左后端安装支架、横梁后安装支架、横梁右后端安装支架、横梁右前端安装支架、转向柱上安装支架、转向柱下安装支架、中控屏左安装支架、中控屏下安装支架、中控屏右安装支架、第一横梁定位支架、第二横梁定位支架、第三横梁定位支架、副驾驶座安全气囊左安装支架、副驾驶座安全气囊右安装支架、第一杂物箱安装支架、第二杂物箱安装支架、中通道右安装支架、中通道左安装支架，其特征在于：所述仪表台横梁主管为金属材料加工而成，所述副驾驶座安全气囊左安装支架与副驾驶座安全气囊右安装支架采用聚乳酸复合材料加工而成，在所述仪表台横梁主管上与副驾驶座安全气囊左安装支架和副驾驶座安全气囊右安装支架连接的位置车削加工有至少两个连接座；所述连接座为内凹的锥形结构，连接座的顶端为敞口结构，且顶端的内径小于底部的内径，在所述连接座的内表面采用激光毛化处理加工有凹凸不平的纳米或微米空洞；所述副驾驶座安全气囊左安装支架、副驾驶座安全气囊右安装支架采用注塑的方式安装固定在连接座上。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种新型轻质汽车仪表台横梁总成，其特征在于：在所述中通道右安装支架与中通道左安装支架之间焊接有一长条形的第一连接支架；在所述横梁右端前安装支架与中通道右安装支架之间焊接一长条形的第二连接支架；所述第一连接支架与第二连接支架上均加工有安装孔。

3.根据权利要求1所述的一种新型轻质汽车仪表台横梁总成，其特征在于：所述仪表台横梁主管为铝合金材料加工而成。

4.根据权利要求1所述的一种新型轻质汽车仪表台横梁总成，其特征在于：所述横梁左前端安装支架、横梁左后端安装支架、横梁后安装支架、横梁右后端安装支架、横梁右前端安装支架、转向柱上安装支架、转向柱下安装支架、中控屏左安装支架、中控屏下安装支架、中控屏右安装支架、第一横梁定位支架、第二横梁定位支架、第三横梁定位支架、第一杂物箱安装支架、第二杂物箱安装支架、中通道右安装支架、中通道左安装支架为铝合金材料加工而成，采用焊接的方式焊接在仪表台横梁主管上；或其中至少一个部件采用聚乳酸复合材料加工而成，在所述仪表台横梁主管上与该部件连接的位置车削加工有至少两个连接座，用注塑的方式安装固定在连接座上。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及汽车轻量化技术领域，具体涉及一种汽车仪表台横梁总成。

背景技术

仪表板系统是汽车主要部件之一，可随时反映车子内部机器的运行状态；同时它又是部分设备的控制中心，其结构相对复杂，既需要提供驾驶操纵、安全及舒适性功能，还要便于操作。

仪表台横梁总成是仪表板系统的支撑骨架，安装在驾驶室的前端，具有一定的吸能作用，在正面碰撞中保护驾乘人员。因此，出于保护驾乘人员的考虑，必须确保仪表板横梁总成具有良好的强度与刚度，避免出现对驾乘人员造成二次伤害的情况。

传统的汽车仪表台横梁设计为了满足其性能要求，一味的对零件进行加强，设计方法既费时又低效，且对所有零件进行加强，没有针对性和方向性，存在材料的不合理利用等问题。例如：目前对于副驾驶座安全气囊支架的安装主要采用金属部件，以增加其强度，然而采用金属部件成型时需要采用焊接夹具进行定位，会存在夹具设计复杂、焊接效率低、焊接质量不好、坏件率高等问题，而且由于焊接质量不均匀，碰撞过程中焊接薄弱的位置容易发生断裂，给驾乘人员造成二次伤害。

聚乳酸与玄武岩纤维的复合材料具有质量轻，强度高等优点。目前很多汽车零部件均采用聚乳酸复合材料代替金属部件。然而，由于仪表台横梁总成结构的复杂性和特殊性，无法实现直接采用聚乳酸复合材料获得仪表台横梁总成，即便将单独的小部件替换成聚乳酸复合材料零部件也很困难，因为复合材料部件与金属横梁主管连接困难，且容易发生脱落。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种新型轻质汽车仪表台横梁总成，以解决现有仪表台横梁总成结构设计不合理，重量大，局部采用塑料部件后与金属横梁主管连接困难，容易发生脱落的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种新型轻质汽车仪表台横梁总成，包括仪表台横梁主管、横梁左前端安装支架、横梁左后端安装支架、横梁后安装支架、横梁右后端安装支架、横梁右前端安装支架、转向柱上安装支架、转向柱下安装支架、中控屏左安装支架、中控屏下安装支架、中控屏右安装支架、第一横梁定位支架、第二横梁定位支架、第三横梁定位支架、副驾驶座安全气囊左安装支架、副驾驶座安全气囊右安装支架、第一杂物箱安装支架、第二杂物箱安装支架、中通道右安装支架、中通道左安装支架，所做的改进是：所述仪表台横梁主管为金属材料加工而成，所述副驾驶座安全气囊左安装支架与副驾驶座安全气囊右安装支架采用聚乳酸复合材料加工而成，在所述仪表台横梁主管上与副驾驶座安全气囊左安装支架和副驾驶座安全气囊右安装支架连接的位置车削加工有至少两个连接座；所述连接座为内凹的锥形结构，连接座的顶端为敞口结构，且顶端的内径小于底部的内径，在所述连接座的内表面采用激光毛化处理加工有凹凸不平的纳米或微米空洞；所述副驾驶座安全气囊左安装支架、副驾驶座安全气囊右安装支架采用注塑的方式安装固定在连接座上。

作为本实用新型的优选，在所述中通道右安装支架与中通道左安装支架之间焊接有一长条形的第一连接支架；在所述横梁右端前安装支架与中通道右安装支架之间焊接一长条形的第二连接支架；所述第一连接支架与第二连接支架上均加工有安装孔，方便安装固定。

作为本实用新型的优选，所述仪表台横梁主管为铝合金材料加工而成。

作为本实用新型的优选，所述横梁左前端安装支架、横梁左后端安装支架、横梁后安装支架、横梁右后端安装支架、横梁右前端安装支架、转向柱上安装支架、转向柱下安装支架、中控屏左安装支架、中控屏下安装支架、中控屏右安装支架、第一横梁定位支架、第二横梁定位支架、第三横梁定位支架、第一杂物箱安装支架、第二杂物箱安装支架、中通道右安装支架、中通道左安装支架为铝合金材料加工而成，采用焊接的方式焊接在仪表台横梁主管上；或其中至少一个部件采用聚乳酸复合材料加工而成，在所述仪表台横梁主管上与该部件连接的位置车削加工有至少两个连接座，用注塑的方式安装固定在连接座上。

本实用新型的优点和有益效果：

1、本实用新型的汽车仪表台横梁总成通过在仪表台横梁主管车削加工特殊结构的连接座，可以有效的将聚乳酸复合材料安装支架与横梁主管连接，既能够满足仪表台横梁总成强度、刚度及碰撞安全等要求，还能够简化汽车仪表台横梁总成加工工序。

2、本实用新型采用注塑的方式将聚乳酸复合材料安装支架加工在横梁主管上，连接方式简单可靠；而且在注塑过程中，复合材料会填充到连接座内部，连接座内表面凹凸不平的纳米或微米空洞能够使两者连接的更加牢固；另外，连接座特殊的结构设计还能提升结构的稳定性，有效避免复合材料安装支架长时间使用后脱落现象的发生，还可以降低碰撞后的变形程度，以降低碰撞后对驾乘人员的二次伤害。

3、本实用新型通过使用铝合金材料与聚乳酸复合材料一体化成型的方式来替代传统的钢制仪表台横梁总成，由于铝的密度低于钢，应用铝合金材料不仅能大幅度减轻仪表台横梁质量，达到轻量化的目的，获得更高的连接强度，还能够避免金属焊接时夹具设计复杂、效率低、质量不好等问题。

4、本实用新型通过安装第一连接支架、第二连接支架，整个仪表台横梁总成为“B”、“C”型结构，使结构更加稳定。

附图说明

图1为本实用新型汽车仪表台横梁总成的结构示意图；

图2为仪表台横梁主管与副驾驶座安全气囊左安装支架连接部位的局部放大图；

图3为图2的放大图；

图4为仪表台横梁主管与副驾驶座安全气囊左安装支架的连接示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

参阅图1至图4，本实用新型提供的一种新型轻质汽车仪表台横梁总成，包括仪表台横梁主管3、横梁左前端安装支架1、横梁左后端安装支架2、横梁后安装支架11、横梁右后端安装支架15、横梁右前端安装支架16、转向柱上安装支架4、转向柱下安装支架22、中控屏左安装支架5、中控屏下安装支架7、中控屏右安装支架9、第一横梁定位支架6、第二横梁定位支架8、第三横梁定位支架14、副驾驶座安全气囊左安装支架10、副驾驶座安全气囊右安装支架12、第一杂物箱安装支架13、第二杂物箱安装支架18、中通道右安装支架19、中通道左安装支架21，其中，所述仪表台横梁主管3为铝合金材料加工而成，所述副驾驶座安全气囊左安装支架10与副驾驶座安全气囊右安装支架12采用聚乳酸复合材料加工而成，在所述仪表台横梁主管3上与副驾驶座安全气囊左安装支架和副驾驶座安全气囊右安装支架连接的位置车削加工有至少两个连接座23；所述连接座为内凹的锥形结构，连接座的顶端为敞口，且顶端的内径小于底部的内径，在所述连接座23的内表面采用激光毛化处理加工有凹凸不平的纳米或微米空洞；所述副驾驶座安全气囊左安装支架、副驾驶座安全气囊右安装支架采用注塑的方式安装固定在连接座23上；

在所述中通道右安装支架19与中通道左安装支架21之间焊接有一长条形的第一连接支架20；在所述横梁右端前安装支架16与中通道右安装支架19之间焊接一长条形的第二连接支架17；所述第一连接支架与第二连接支架上均加工有安装孔，方便安装固定，焊接第一连接支架、第二连接支架后，整个仪表台横梁总成为“B”、“C”型结构，结构更加稳定。

本实用新型所述的横梁左前端安装支架、横梁左后端安装支架、横梁后安装支架、横梁右后端安装支架、横梁右前端安装支架、转向柱上安装支架、转向柱下安装支架、中控屏左安装支架、中控屏下安装支架、中控屏右安装支架、第一横梁定位支架、第二横梁定位支架、第三横梁定位支架、第一杂物箱安装支架、第二杂物箱安装支架、中通道右安装支架、中通道左安装支架均可采用铝合金材料加工而成，利用焊接的方式焊接在仪表台横梁主管上。

另外，上述各个支架根据实际情况部分支架也可采用聚乳酸复合材料加工而成，当采用聚乳酸复合材料时，在所述仪表台横梁主管上与该部件连接的位置车削加工有至少两个连接座，然后用注塑的方式安装固定在连接座上。

本实用新型提供的仪表台横梁总成在实际加工时主要是副驾驶座安全气囊左安装支架10、副驾驶座安全气囊右安装支架12采用复合材料制作，其余部件为铝合金成型获得；副驾驶座安全气囊左安装支架10、副驾驶座安全气囊右安装支架12制作步骤如下：

步骤S1、复合材料制取

将聚乳酸(PLA)置于60-80℃的真空烘干箱中进行72小时的烘干处理；将长度为2-5mm的玄武岩纤维(BF)置于110℃的烘干箱中进行48小时的干燥处理；将干燥处理后的聚乳酸和玄武岩纤维放入转矩流变仪中，按照玄武岩纤维含量为：30％-50％的配比与PLA混合，添加0.5％-2％硅烷偶联剂(KH-550)完成密炼。

步骤S2、注塑成型

将密炼获得的PLA+BF混合物与经过表面处理后的铝合金位置放入成型模具中，完成金属-复合材料仪表台横梁的连接成型。过程为：首先对模具型腔进行抽真空，检查密封性，待密封性良好对模具型腔内充氮气，对模具进行预热，并使温度持续升高至205℃并保持15-30min，而后以压力为5bars，注塑速度为60cc.min^{-1<\/sup>，注塑时间为180s，注射量为180cc完成注塑，而后进行冷却，保持5-15min后，打开模具，完成注塑合成型。}

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

设计图

一种新型轻质汽车仪表台横梁总成论文和设计

一种新型轻质汽车仪表台横梁总成论文和设计-马芳武

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