輕量化一直是汽車車身發(fā)展的主旋律。既要有強(qiáng)度，也要減輕重量，使用鋁擠出型材成為較理想的方案之一。 汽車很多部位都可以選用鋁型材， 比如側(cè)門檻梁鋁型材。

鋁擠壓門檻梁概述

鋁擠壓門檻梁主要在側(cè)圍內(nèi)板與門檻內(nèi)板之間的空腔內(nèi)。大多門檻梁鋁擠壓型材具有多型腔、截面大、壁厚薄特點(diǎn)，同時(shí)強(qiáng)度和精度要求高。鋁合金具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、易加工、耐腐蝕、導(dǎo)電好、可回收等優(yōu)點(diǎn)。其密度僅2700kg/m3,是鐵的1/3，具有顯著的輕量化效果，其高強(qiáng)度、耐腐蝕等特性有效提升車身性能，所以鋁合金作為優(yōu)選材料被大量應(yīng)用在車身上。

鋁擠出門檻作為車身最重要的零件在側(cè)碰中起到至關(guān)重要的作用，在整車一定速度的碰撞之下沖擊變形達(dá)到吸收能量的效果，以此來(lái)保證乘客的安全，并在新能源車上擔(dān)任著保證電池包殼體安全的職責(zé)，避免因側(cè)碰時(shí)底板變形較大導(dǎo)致電池包殼體變形從而擠壓模組產(chǎn)生失效起火等風(fēng)險(xiǎn)。

而型材截面的內(nèi)側(cè)加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)以及材料的工藝對(duì)碰撞結(jié)果起著至關(guān)重要的作用。

鋁型材擠壓的生產(chǎn)方式是將鋁合金置入擠壓桶并施加一定壓力，使之從特定的模孔中流出，從而獲得所需的截面形狀和尺寸的一種加工方法。通過(guò)對(duì)鋁棒、擠壓模、擠壓桶分別加熱，使原材料和模具均達(dá)到合適的溫度范圍，便于擠壓成型。擠壓機(jī)對(duì)鋁棒施加壓力，使鋁合金從擠壓模孔中流出形成特定截面，通過(guò)在線風(fēng)冷、水冷系統(tǒng)進(jìn)行淬火，由牽引機(jī)夾持型材向前牽引，并通過(guò)鋸切設(shè)備切斷型材，通過(guò)校直機(jī)將型材校直拉伸，成品定尺鋸切后裝框進(jìn)行時(shí)效處理，最后進(jìn)行CNC、陽(yáng)極氧化、電泳等深加工。

鋁擠壓門檻梁結(jié)構(gòu)分類

根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)及性能需求，鋁擠壓門檻梁分為整體式和局部式，整體式門檻梁結(jié)構(gòu)又分為帶止口結(jié)構(gòu)與無(wú)止口結(jié)構(gòu)。

止，從字面上理解是停止、禁止、限制的意思，而在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上通常表示限位的意思(即限制零件的移動(dòng)，主要是對(duì)X軸和Y軸的限位，Z軸方向的限位通常通過(guò)螺絲或者卡扣之類的聯(lián)接結(jié)構(gòu)限位)，由于其在結(jié)構(gòu)上是一對(duì)凹凸結(jié)構(gòu)，有點(diǎn)像人合上的嘴巴，所以稱為止口。

整體式為從A柱到C柱為貫穿前后的擠壓門檻梁。

▲極氪001整體式門檻梁結(jié)構(gòu)示意圖

局部式結(jié)構(gòu)為在側(cè)圍與門檻內(nèi)板空腔內(nèi)增加一根從B柱區(qū)域到A柱區(qū)域的擠壓門檻梁，具體長(zhǎng)度受碰撞及性能分析來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。

▲沃爾沃XC90局部式門檻梁結(jié)構(gòu)示意圖

▲小鵬P7局部式門檻梁結(jié)構(gòu)示意圖

整體式擠壓門檻梁帶止口結(jié)構(gòu)為門檻梁斷面含上部止口結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)更多應(yīng)用在全鋁車身上，止口處通過(guò)SPR實(shí)行連接。

SPR連接技術(shù)通過(guò)大壓力將鉚釘直接壓入待鉚接板材，使板材在鉚釘?shù)膲毫ψ饔孟潞豌T釘發(fā)生塑性變形，成型后充盈于鉚模之中，形成穩(wěn)定連接。這一過(guò)程包括定位、夾緊、施壓、刺穿、變形和成型幾個(gè)步驟，最終鉚釘與上下層板材之間形成牢固的機(jī)械互鎖結(jié)構(gòu)。SPR連接技術(shù)不僅適用于鋁-鋁、鋁-鋼及非金屬材料夾層的連接，還可實(shí)現(xiàn)最大五層、10mm以內(nèi)的板件鉚接。

整體式擠壓門檻梁無(wú)止口結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用在周邊零件材料為鋼的車身結(jié)構(gòu)，在滿足強(qiáng)度及性能的前提下，降低連接工藝復(fù)雜性。

門檻梁連接工藝

整體式門檻梁與側(cè)圍內(nèi)外板及前后縱梁連接，下部與電池框架連接，實(shí)現(xiàn)電池安裝，因擠壓門檻梁為封閉的空間結(jié)構(gòu)。

側(cè)圍、門檻內(nèi)板與門檻梁的連接主要通過(guò)FDS實(shí)現(xiàn)連接，門檻梁有止口結(jié)構(gòu)的在止口區(qū)域采用SPR實(shí)現(xiàn)連接。

流鉆螺釘（FDS）工藝是一種通過(guò)設(shè)備中心擰緊軸將電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)傳導(dǎo)至待連接板料摩擦生熱產(chǎn)生塑性形變后，自攻絲并螺接的一種冷成型工藝，簡(jiǎn)稱FDS。

優(yōu)點(diǎn)是單面操作、可連接材質(zhì)種類多、連接強(qiáng)度高、抗震能力好、螺釘可拆卸及工作環(huán)境清潔。

FDS連接工藝過(guò)程包括六個(gè)階段：旋轉(zhuǎn)（加熱）→穿透→通孔→攻螺紋→擰螺紋→緊固

門檻梁與前后縱梁主要通過(guò)FDS及螺接實(shí)現(xiàn)連接（螺接對(duì)于前后縱梁為鑄件結(jié)構(gòu)為必選連接工藝），也有部分車型使用CMT連接（特斯拉）

電弧焊占焊接生產(chǎn)總量的60%以上，而其中的MIG/MAG焊是目前世界上應(yīng)用最廣泛、最經(jīng)濟(jì)的焊接工藝。但MIG焊的熱輸入量對(duì)于鋁板來(lái)說(shuō)還是過(guò)大，特別是薄板，而在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的CMT冷金屬過(guò)渡弧焊，其熱輸入量幾乎為零，可以很好的實(shí)現(xiàn)超薄板的焊接。

門檻梁與電池框架通過(guò)螺栓連接，實(shí)現(xiàn)電池安裝固定，門檻梁內(nèi)部會(huì)增加螺母板，螺母板預(yù)先將螺母凸焊到螺母板上，然后通過(guò)抽芯鉚釘將螺母板與門檻梁實(shí)現(xiàn)連接。

局部式門檻梁通過(guò)設(shè)計(jì)支架間接實(shí)現(xiàn)門檻梁與車身連接，支架一側(cè)與車身焊接，另一側(cè)則通過(guò)鉚接實(shí)現(xiàn)與門檻梁連接。繼而實(shí)現(xiàn)門檻梁與車身連接。

鋁合金作為完成整車輕量化的優(yōu)選材料，在整車設(shè)計(jì)時(shí)起到了至關(guān)重要的作用。對(duì)于承載和碰撞吸能都優(yōu)于其他材料，隨著車身結(jié)構(gòu)及材料的發(fā)展，鋁擠壓門檻梁對(duì)于輕量化、結(jié)構(gòu)、成本、性能是目前比較優(yōu)選的方案。