本发明涉及商用车车厢制造，特别涉及一种以超高强度钢为基材的商用车轻量化车厢结构及其制造方法。
背景技术：
1、节能、环保、安全是当今汽车工业发展面临三大挑战。汽车轻量化可在不牺牲安全性能的前提下减轻车身重量、降低能源消耗，对商用车而言，还可以通过降低车身自重来提高运载能力，提升行业竞争力。在轻量化选材中，高强钢是主要途径之一。但是随着汽车用钢的强度越来越高，传统冷成型技术不容易生产截面形状复杂的零件，同时对模具的损害也越严重，生产的成本也会大大提高。
2、为了解决高强度钢难以成形的问题，热冲压成形工艺被成功开发并在大规模应用于乘用车，热冲压成形是采用热冲压的方式直接加工成形，主要应用于汽车高强度、难成形零部件的生产，能避免冷成形难以成形、回弹大、零件尺寸和形状稳定性变差等缺点。热冲压成形一般将高强度钢板加热到880-950℃，并保温5min左右，使钢板完全奥氏体化，然后迅速转移到内部带有循环冷却系统的模具中冲压成形，保压一定时间后，得到成形件，可生产加工部分零部件，并取得良好的轻量化效果。而对于商用车车厢来说，其一般为大型厚板零件，目前采用700-1000mpa级高强钢通过简单折弯冷成形，只能成形横截面为u型槽结构的零件，无法满足复杂形状的成形要求。而采用热冲压成形的方式来生产商业车车厢，在提高商用车车厢强度的同时，通过降低零件用材的厚度来达到轻量化目的，这样会造成车厢整体刚度降低，无法满足使用要求。
技术实现思路
1、本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种以超高强度钢为基材的商用车轻量化车厢结构及其制造方法，以解决现有技术所存在的不足。
2、本发明采用的技术方案如下：一种以超高强度钢为基材的商用车轻量化车厢结构，包括底板、前板、后门板以及边板，底板、前板、后门板以及边板组装形成车厢结构，其特征在于，所述底板的外侧面固定连接有纵梁，所述纵梁与底板的长度方向平行设置，所述底板、后门板以及边板沿其长度方向分别设置有若干条第一梯形槽、第二梯形槽以及第三梯形槽，第一梯形槽、第二梯形槽以及第三梯形槽形状相同，均为槽底朝外弯曲成弧形的梯形槽；所述第一梯形槽和第三梯形槽的槽底宽度为100-300mm(例如可以为100mm、150mm、250mm、300mm等)，槽顶宽度为200-400mm(例如可以为200mm、250mm、300mm、400mm等)，高度为30-100mm(例如可以为30mm、50mm、80mm、100mm等)；所述第二梯形槽的槽底宽度为200-400mm(例如可以为200mm、250mm、300mm、400mm等)，槽顶宽度为300-500mm(例如可以为300mm、350mm、400mm、500mm等)，高度为30-100mm(例如可以为30mm、50mm、80mm、100mm等)。
3、进一步，所述纵梁的横截面为带弧形的u形槽结构，其槽宽为80-200mm(例如可以为80mm、100mm、150mm、200mm等)，槽高度为100-180mm(例如可以为100mm、150mm、160mm、180mm等)。
4、进一步，沿底板的宽度方向，所述底板的外侧面固定连接有横梁，所述横梁分布在底板的端面，靠近后门板的横梁之间的间距为100-300mm，例如可以为100mm、150mm、250mm、300mm等。
5、进一步，所述底板和边板、前板的连接处固定连接有连接板，所述连接板设置在车厢内，底板和边板之间的连接板平行于底板的长度方向，且连接板分别与底板和边板固定连接；底板和前板之间的连接板平行于底板的宽度方向，且连接板分别与底板和前板固定连接；边板和前板连接处有连接角板，连接角板设置在车厢内，平行于底板，在车厢高度方向上不等距分布。
6、进一步，所述边板靠近后门板处固定连接有边板侧加强板，所述后门板通过边板侧加强板与边板活动连接，且后门板通过后门锁扣实现固定。
7、进一步，所述边板的上部和下部分别固定连接有边板上加强板和边板下加强板，边板上加强板和边板下加强板平行于边板的长度方向设置。
8、进一步，所述边板的外侧面上设置有多个加强筋，边板中部的加强筋之间的间距为200-400mm，例如可以为200mm、250mm、300mm、400mm等，边板边缘处的加强筋之间的间距为300-500mm，例如可以为300mm、350mm、400mm、500mm等。
9、进一步，沿后门板的宽度方向，所述后门板的外侧面固定连接有横梁，所述横梁分布在后门板的端面上。
10、进一步，所述横梁和加强筋的横截面为m型结构。
11、进一步，本发明还包括一种上述车厢结构的制造方法，包括如下步骤：
12、a、按照现有热成形方法，使用超高强度钢加工成各零部件(其中横梁、加强筋等相同横截面的零件可以一次整体成型)，通过焊接工艺，将各零部件焊接形成底板组焊件、边板组焊件、前板组焊件和后门板组焊件；
13、b、通过加压方式对底板组焊件、边板组焊件、前板组焊件和后板组焊件进行校形；
14、c、通过焊接工艺，将底板组焊件、边板组焊件、前板组焊件、后板组焊件组装成厢体，即得。
15、进一步，在进行焊接时，以质量百分数计，焊接用焊丝由以下合金成分组成，c为0.18-0.22％、si为0.20-0.50％、mn为0.5-1.0％、mo为0.40-0.80％、ni为0.6-2.0％、w为0.2-1.0％、p≤0.020％、s≤0.015％，余量为fe以及不可避免的杂质。
16、进一步，以质量百分数计，所述焊丝还可以包括如下合金成分：v为0.05-0.15％、nb为0.01-0.20％、b为0.002-0.005％、cr为0.20-0.50％中的一种或者几种组合。
17、进一步，焊接工艺为熔化极气体保护焊，保护气体为二氧化碳、氮气、氩气中的一种或者几种，焊接时气体流量控制为18-25l/min，例如可以是18l/min、20l/min、22l/min、25l/min等。
18、进一步，对于车厢的长焊缝，采用分段对称退焊法进行焊接，焊缝长度为80-150mm(例如可以是80mm、100mm、120mm、150mm等)，间距≤150mm，例如间距可以是50mm、100mm、120mm等。
19、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
20、1、本发明对车厢的结构进行了优化设计，通过设计用于增加零件刚度的带弧形的梯形槽，在减少型槽使用数量、降低板材厚度的同时，有效提升车厢的刚度，使其满足强度要求，进而达到了轻量化目的；
21、2、本发明通过将横梁、加强筋的横截面设计为m型，并且配合布置方式的设计，在弥补零件减薄而导致刚度降低的同时(采用超高强度钢厚度减薄)，横梁和加强筋的数量降低至最低，可减少至少15％横梁和加强筋的使用数量，由此使车厢整体的焊缝数量减少15％以上，降低了焊接工作量以及车厢问题薄弱点，提高了车厢的生产效率；另外，将横梁、加强筋的横截面设计为相同形状，为后续热成形一体化加工创造了良好条件，热成形工艺可以将相同横截面的零件整体一次成形，降低成型道次，减少了车厢零部件对材料多种牌号、多种厚度规格等需求，减轻了库存压力，降低了制备过程的周转成本，提高了生产效率；
22、3、本发明通过梯形槽以及横梁和加强筋的结构和布置进行设计，克服了在使用超高强度钢减薄车厢厚度以达到轻量化目的同时，车厢刚度无法满足使用要求的问题，通过采用本发明的车厢结构，与原普通强度钢材制造而成的车厢相比，车厢的耐磨性能提高了30％以上，厚度减少了30％以上，在满足车厢使用要求的同时，整个车厢的重量减少了40％以上，车厢减量化效果十分突出；
23、4、由于车厢材料采用了超高强度钢，普通强度的焊丝难以满足焊接强度以及耐磨性的要求，容易形成车厢强度的薄弱点，为了保证焊接强度，本发明设计了一种高淬透性、高耐磨性的焊丝，使用该焊丝进行焊接后，焊缝强度和耐磨性均不低于母材强度和耐磨性，避免了焊缝处形成车厢强度薄弱点的问题；
24、5、本发明通过对焊接工艺进行考究，发现部分焊接参数对焊接质量影响较大，通过优化这些焊接工艺参数，保证了焊接质量，同时还降低了零部件焊后变形，减少了焊后校形的工作量，提高了车厢的制造效率；
25、6、本发明通过轻量化结构的设计以及结合热成形工艺的设计，使采用超高强度钢制备商用车车厢成为可能，相比于目前采用普通强度钢结合冷成形工艺来说，虽然用材和工艺成本有所上升，但车厢减量化效果十分突出，这使得超高强度钢车厢具备了与普通强度钢车厢相竞争的条件，具有大规模商业化应用的潜力。
1.一种以超高强度钢为基材的商用车轻量化车厢结构，包括底板、前板、后门板以及边板，底板、前板、后门板以及边板组装形成车厢结构，其特征在于，所述底板的外侧面固定连接有纵梁，所述纵梁与底板的长度方向平行设置，所述底板、后门板以及边板沿其长度方向分别设置有若干条第一梯形槽、第二梯形槽以及第三梯形槽，第一梯形槽、第二梯形槽以及第三梯形槽形状相同，均为槽底朝外弯曲成弧形的梯形槽；所述第一梯形槽和第三梯形槽的槽底宽度为100-300mm，槽顶宽度为200-400mm，高度为30-100mm；所述第二梯形槽的槽底宽度为200-400mm，槽顶宽度为300-500mm，高度为30-100mm。
2.如权利要求1所述的车厢结构，其特征在于，沿底板的宽度方向，所述底板的外侧面固定连接有横梁，所述横梁分布在底板的纵梁和第一梯形槽之间，靠近后门板的横梁之间的间距为100-300mm，其余位置的横梁之间的间距为200-500mm；沿所述后门板的宽度方向，所述后门板的外侧面固定连接有横梁，所述横梁分布在后门板的端面上。
3.如权利要求2所述的车厢结构，其特征在于，所述边板的外侧面上设置有多个加强筋，边板中部的加强筋之间的间距为200-400mm，边板边缘处的加强筋之间的间距为300-500mm。
4.如权利要求3所述的车厢结构，其特征在于，所述横梁和加强筋的横截面为m型结构。
5.如权利要求1-4任一所述的车厢结构，其特征在于，所述底板、边板和前板的连接处固定连接有连接板，所述连接板设置在车厢内，底板和边板之间的连接板平行于底板的长度方向，且连接板分别与底板和边板固定连接；底板和前板之间的连接板平行于底板的宽度方向，且连接板分别与底板和前板固定连接；边板和前板连接处有连接角板，连接角板设置在车厢内，且平行于底板，连接角板在车厢高度方向上不等距分布。
6.如权利要求5所述的车厢结构，其特征在于，所述边板靠近后门板处固定连接有边板侧加强板，所述后门板通过边板侧加强板与边板活动连接，且后门板通过后门锁扣实现固定；所述边板的上部和下部分别固定连接有边板上加强板和边板下加强板，边板上加强板和边板下加强板平行于边板的长度方向设置。
7.一种如权利要求1-6任一所述的车厢结构的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，在进行焊接时，以质量百分数计，焊接用焊丝由以下合金成分组成，c为0.18-0.22％、si为0.20-0.50％、mn为0.5-1.0％、mo为0.40-0.80％、ni为0.6-2.0％、w为0.2-1.0％、p≤0.020％、s≤0.015％，余量为fe以及不可避免的杂质。
9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，以质量百分数计，所述焊丝还包括如下合金成分：v为0.05-0.15％、nb为0.01-0.20％、b为0.002-0.005％、cr为0.20-0.50％中的一种或者几种组合。
10.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，焊接工艺为熔化极气体保护焊，保护气体为二氧化碳、氮气、氩气中的一种或者几种，焊接时气体流量控制为18-25l/min。
