汽車保險(xiǎn)杠的相關(guān)設(shè)計(jì)及制造問(wèn)題研究

【摘要】近年來(lái)，隨著世界汽車量不斷提高，我國(guó)汽車制造業(yè)也得到了飛速發(fā)展，汽車保險(xiǎn)杠的需求量不斷上升。而在科技不斷發(fā)展的當(dāng)前，消費(fèi)者對(duì)于汽車的安全性能要求也在不斷提高。就目前對(duì)我國(guó)汽車市場(chǎng)的調(diào)查情況來(lái)看，汽車保險(xiǎn)杠在質(zhì)量方面存在明顯的缺陷，對(duì)于汽車保險(xiǎn)杠出現(xiàn)的缺陷，本章將從汽車保險(xiǎn)杠設(shè)計(jì)制造方面的問(wèn)題進(jìn)行分析和探討。

【關(guān)鍵詞】汽車；保險(xiǎn)杠；缺陷，原材料；解決措施

回顧汽車的歷史，我們可看出，除了動(dòng)力性外，變化最大的就是汽車的整體外觀，為了滿足不同人的不同需求汽車行業(yè)不斷的完善汽車的外形和將汽車裝飾進(jìn)行優(yōu)化組合。隨著我國(guó)汽車行業(yè)的高速發(fā)展，汽車保險(xiǎn)杠的市場(chǎng)占有率越來(lái)越大。由于，汽車的鋼材、不銹鋼等金屬是汽車保險(xiǎn)杠的重要制作原材料，在使用加厚型鋼板制作保險(xiǎn)杠U型槽的工藝中，對(duì)汽車保險(xiǎn)杠主體表面進(jìn)行金屬漆電鍍，將整車結(jié)構(gòu)與車架結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行焊接，從而使得汽車保險(xiǎn)杠與車身之間的距離更大。同時(shí)，汽車的保險(xiǎn)杠設(shè)計(jì)原理必須基于相應(yīng)的產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，盡量使汽車保險(xiǎn)杠與汽車安全打到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在不降低保險(xiǎn)杠以及整車安全系數(shù)的基礎(chǔ)上，保證車輛外形設(shè)計(jì)的美觀。因此，我們必須在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)還要確保保險(xiǎn)杠的各種機(jī)制合理運(yùn)用。

一、可制造性分析

（一）基于車輛結(jié)構(gòu)規(guī)范下的汽車保險(xiǎn)杠設(shè)計(jì)

汽車保險(xiǎn)杠設(shè)計(jì)、安裝的過(guò)程通常需要使用卡扣和螺栓等部件對(duì)車輛結(jié)構(gòu)進(jìn)行拼接、安裝，以此在確保汽車外形美的基礎(chǔ)需要對(duì)車輛的防盜性能進(jìn)行保證。汽車拼接部分的連接點(diǎn)以及汽車結(jié)構(gòu)通常都在徹底或者車面夾層以內(nèi)，屬于隱蔽結(jié)構(gòu)，這就可能對(duì)汽車的維修和整車拆卸造成一定的麻煩。為了滿足車輛在維修以及零件替換時(shí)的方便，這就需要車輛設(shè)計(jì)者對(duì)車輛連接部位的選定進(jìn)行深入構(gòu)思，首要要保證車輛連接位置屬于主受力點(diǎn)，以免造成車的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。但是，當(dāng)產(chǎn)品過(guò)大時(shí)，我們就需要把產(chǎn)品進(jìn)行分工拆除為單件，這樣便于加工和改造，使其保險(xiǎn)桿結(jié)構(gòu)性更強(qiáng)、減少變形或出現(xiàn)凹凸結(jié)構(gòu)。

（二）保險(xiǎn)杠制件的壁厚確定

1、在保險(xiǎn)杠制件的壁厚中我們要盡量使壁厚均勻不出現(xiàn)突變，如若厚度不均勻要逐漸過(guò)渡，確保保險(xiǎn)杠的壁厚安全性；2、各種塑料均要有一定的壁厚范圍，一般情況是0.5～4mm，當(dāng)壁厚超過(guò)4mm時(shí)，將會(huì)因冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)生縮痕等問(wèn)題。因此，如若需改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，就必須在滿足要求同時(shí)還要盡量減小壁厚；3、如若保險(xiǎn)杠壁厚不均會(huì)引起表面縮印。因此，我們需采用塑料支架增強(qiáng)保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)作用，使其表面不會(huì)出現(xiàn)縮印現(xiàn)象。

（三）加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)

1、合理使用加強(qiáng)筋，可以增強(qiáng)產(chǎn)品的剛性和減少保險(xiǎn)杠變形；2、一般情況下加強(qiáng)筋的厚度不能大于產(chǎn)品壁厚的三分之一否則將會(huì)引起保險(xiǎn)杠表面縮痕；3、加強(qiáng)筋的單面斜度要大于二分之一，否則會(huì)造成頂傷；4、多條加強(qiáng)筋在一起需交叉布置并要合理，距離不得大于4t（t是塑件件壁厚）筋的高度不能高于3t，否則會(huì)使筋部因受力而破損；5、螺釘柱子的筋要低于柱子端面1mm，否則會(huì)造成端面受傷；6、在保險(xiǎn)杠的設(shè)置方向與槽內(nèi)料流方向需一致，避免因料流的干擾而影響產(chǎn)品質(zhì)量。

二、原料的選用

汽車保險(xiǎn)杠通常位于汽車的兩頭位置，保險(xiǎn)杠的設(shè)計(jì)需要考慮到防沖撞力的的情況。因此，保險(xiǎn)杠設(shè)計(jì)的安全規(guī)范既要求保險(xiǎn)杠的硬度能夠承受一定的撞擊力，同時(shí)還需要汽車保險(xiǎn)杠在承受撞擊后具有一定的韌性，確保汽車在行駛過(guò)程中的安全。然而，汽車保險(xiǎn)杠屬于汽車外部結(jié)構(gòu)零件，還需要對(duì)汽車行駛的環(huán)境進(jìn)行分析，這就需要對(duì)保險(xiǎn)杠性能進(jìn)行考慮，如汽車保險(xiǎn)杠需要耐高溫（低溫），并且具有一定的防酸蝕效果。另一方面，汽車保險(xiǎn)杠需要與汽車的整體結(jié)構(gòu)尺寸相適應(yīng)，可能在保險(xiǎn)杠長(zhǎng)度與形狀選擇方面存在較大疑問(wèn)，且保險(xiǎn)杠表面如果出現(xiàn)焊接痕較為明顯，就會(huì)影響汽車美觀，這就需要對(duì)保險(xiǎn)杠的設(shè)計(jì)材料進(jìn)行研究。目前，由于汽車保險(xiǎn)杠屬于汽車外部裝飾的一個(gè)方面，因此需要對(duì)保險(xiǎn)杠外形、電鍍等進(jìn)行合理設(shè)計(jì)、尺寸要合理，以此確保保險(xiǎn)杠收縮變形小和尺寸穩(wěn)定性。

（一）運(yùn)用高分子超強(qiáng)度材料的汽車保險(xiǎn)杠設(shè)計(jì)

1、PC/PBT合金：材料具有較強(qiáng)的硬度，同時(shí)具有一定的防碰撞韌性，在固定尺寸在進(jìn)行塑形較為方便，具有較強(qiáng)的耐高溫呢能力，但價(jià)格偏高，主要用于高檔車；2、PUR：材料韌性強(qiáng)度較好，進(jìn)行噴涂的方式較為簡(jiǎn)便，主要運(yùn)用于高檔轎車；3、改性聚丙烯：材料韌性強(qiáng)度好，屬于環(huán)保材料，該材料重量較輕，取材廣泛，能夠在中低檔車型中得到廣泛應(yīng)用；4、玻璃纖維增強(qiáng)塑料：該材料具有較強(qiáng)的硬度，耐沖擊力較好，主要用于賽車；5、零間隙：材料在遇熱或者預(yù)冷的情況下發(fā)生線性膨脹情況不明顯（由于PP類保險(xiǎn)杠材料模具收縮率一般在0.8-1O%較好）。

三、保險(xiǎn)杠模具材料的加工生產(chǎn)

近年來(lái)，汽車塑料模具生產(chǎn)力不斷得到提高，模具生產(chǎn)工藝得到了較快的發(fā)展。注塑模作為模具生產(chǎn)中的主要材料。模具的生產(chǎn)與之相匹配的是模具的安全性能、從而結(jié)合新工藝來(lái)減少模具的生產(chǎn)周期，做到集團(tuán)化批量生產(chǎn)，以適應(yīng)當(dāng)前模具市場(chǎng)的需求。

（一）分型面設(shè)計(jì)

分型面設(shè)計(jì)指的是模具上用以取出塑件和凝料的可分離接觸面。根據(jù)產(chǎn)品的形狀和復(fù)雜程度，可進(jìn)行一個(gè)分型面或多個(gè)分型面設(shè)計(jì)。然而分型面的設(shè)計(jì)也直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、模具的整體結(jié)構(gòu)、工藝操作等。分型模具選擇注意事項(xiàng)如下：1、首先應(yīng)當(dāng)根據(jù)汽車保險(xiǎn)杠的最大設(shè)計(jì)尺寸來(lái)設(shè)計(jì)模具；2、需要對(duì)產(chǎn)品的脫模過(guò)程考慮，在對(duì)模具進(jìn)行開(kāi)模后，應(yīng)保留在動(dòng)模處；3、必須嚴(yán)格按照規(guī)定對(duì)產(chǎn)品的精度尺寸進(jìn)行規(guī)定，分型面避免在模具比較光滑的一側(cè)設(shè)計(jì)，減少模具造型對(duì)美觀的影響。同軸度模具部分盡量在同側(cè)平面內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足模具產(chǎn)品軸度的基本需求；4、需考慮模具的側(cè)向抽撥距離，在選擇分型面時(shí)要將抽芯或分型距離的方向置于開(kāi)合模具的方向，分型后芯盡量使用短抽撥距離；5、排氣管設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)在分型面的尾端進(jìn)行融塑料設(shè)計(jì)，滿足型腔內(nèi)的氣體的排放空間。

（二）脫模設(shè)計(jì)原理

在對(duì)保險(xiǎn)杠進(jìn)行脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意以下幾點(diǎn)：1、盡可能在動(dòng)模的一端位置進(jìn)行單項(xiàng)脫模，為注塑機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品加工提供便利通道，盡量食用單一、簡(jiǎn)便的模具結(jié)構(gòu)；2、在成品被推出時(shí)，要保證成品質(zhì)量。因此，需要在成品上選擇正確的推出位置，結(jié)合受力特點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試；3、推出部位盡量選擇隱蔽部位，避免對(duì)成品的美觀造成影響，同時(shí)應(yīng)當(dāng)保證推出面的平整；4、推出機(jī)構(gòu)需要對(duì)可靠性特點(diǎn)進(jìn)行充分驗(yàn)證，其硬度和防撞等級(jí)需要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，并能克服脫模造成的阻力。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，汽車保險(xiǎn)杠從設(shè)計(jì)到制作的整個(gè)過(guò)程都對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起著關(guān)鍵性影響。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，就當(dāng)前汽車保險(xiǎn)杠存在的缺陷進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)論證，通過(guò)模具結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和調(diào)整及優(yōu)化注塑參數(shù)等措施，盡可能消除這些缺陷，從而確保產(chǎn)品的質(zhì)量和合格率，以此來(lái)降低產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本，進(jìn)一步提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，為消費(fèi)者制造出更多更優(yōu)秀的產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

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[2]劉小明.汽車保險(xiǎn)杠設(shè)計(jì)及制造關(guān)鍵問(wèn)題研究[D].南昌大學(xué).

作者簡(jiǎn)介

李君奇（1964～），男，高級(jí)工程師 ，主要從事汽車覆蓋件制作、汽車振動(dòng)噪聲及控制技術(shù)分析、汽車維修基本工藝等方面的工作。