淺談鋼制前保險杠設計

張建民

（長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心，河北 保定 071000）

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淺談鋼制前保險杠設計

張建民

（長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心，河北 保定 071000）

摘 要：文章介紹了鋼制前保險杠的特點，并從制造、工藝問題發(fā)生角度討論了各部件的設計要點，為鋼制前保險杠的設計開發(fā)提供參考。

關鍵詞：鋼制前保險杠；設計

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.03.025

CLC NO.: U462.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)03-75-02

前言

在礦區(qū)、戈壁、山地等惡劣路況下，前保險杠頻繁承受磕碰、石擊等破壞。常用的塑料前保險杠強度和耐沖擊性無法滿足需求，產品可靠性低，短時間內即需更換。為此，主機廠針對這種惡劣路況，研發(fā)鋼制前保險杠，提升前保險杠的強度和耐沖擊性，延長產品壽命，減少更換頻率。現對鋼制前保險杠的特點和設計要點進行討論。

1、鋼制前保險杠的特點

鋼制前保險杠一般選用深沖鋼板（如DC04），為提高耐沖擊性，料厚一般為1.5～2.0mm。

鋼制前保險杠缺點為重量大（一般可達20Kg左右）、體積大、包含的部件多、生產工序繁多、裝配調整需要工時多等。某鋼制前保險杠的結構和部件見圖1。

優(yōu)點為強度高，耐沖擊性強，粗獷的造型增強車輛的威武感和厚重感。

圖1

2、設計要點

鋼制前保險杠的外形和結構設計，亦應滿足保險杠的基本功能：（1）安全防護，即要有足夠的強度和剛度，滿足低速碰撞和行人保護功能。（2）滿足整車造型效果及空氣動力性要求。[1]本文重點討論了鋼制強保險杠各部件的一些設計特點。

2.1 本體成形方式

2.1.1 外板

因保險杠體積較大，如果采用一體拉延成型的方式，上下翻邊將會產生較大回彈。即使通過整形可消除沖壓制件的回彈，在與封板、支架等拼焊為總成后，由于焊接熱應力的原因，仍會產生回彈鼓包缺陷，這種缺陷即使用軟錘手修也無法消除，下圖2是某鋼制前保險杠一體拉延成型后的回彈鼓包情況。所以，保險杠外板最好用分段沖壓成型再拼焊的方式，減少回彈，利于內應力消除。

圖2　回彈、鼓包缺陷

2.1.2 霧燈口

在拉延序，霧燈處外板的減薄率已經很高，可達到20%，再進行翻邊成型，因過度拉伸，會產生嚴重開裂，如圖3所示。

圖3　霧燈圓角開裂

所以，霧燈口與外板一體成型，雖然美觀，但開裂問題嚴重，成形困難?？刹捎梅煮w成形，拼焊打磨的方式，或將霧燈口開發(fā)成塑料件進行安裝。

2.2 安裝方式

鋼制前保險杠重量大，體積大，安裝方式的選擇直接影響裝配效果和裝配工時的多少。

（1）應設計有預定位結構，可使保險杠初步安裝在車身或車架上，再進行間隙調整，避免人工抬著保險杠尋找安裝點。例如，可以在車身或車架上設計凸焊螺栓，使用活裝螺母安裝保險杠，凸焊螺栓既是緊固件，又有預定位作用。

（2）建議鋼制前保險杠安裝在車身上。通過三維偏差仿真分析，如果安裝在車架上，因車架焊接、車身焊接、塑料保險杠的安裝、懸置壓縮等偏差累積導致鋼制保險杠與周邊塑料件（上塑料杠，輪眉等）的偏差寬度可達到Z向17mm，Y向7mm，X向7.5mm。鋼制保險杠和周邊塑料件作為車架車身尺寸鏈的末端，是所有偏差積累的體現點，所以，其間隙和平行度很難調整。同時，因車架與車身相對運動量大，鋼制保險杠易與周邊塑料件產生摩擦碰撞。如果安裝在車身上，則可避免車架方面的偏差積累，便于調整間隙和平行度，并可避免對周邊塑料件的磨損。

2.3 表面處理

為提高產品耐腐蝕性，鋼制前保險杠表面處理一般采用電泳+噴塑或鍍鋅鎳合金+噴塑。同時，因礦區(qū)刮碰劃傷幾率大，采用啞光麻面的噴塑效果，可視覺上淡化輕微劃傷。

2.4 氣腔式支架設計

保險杠的安裝支架可設計成封閉氣腔式（如圖4），起到較好的吸能作用，減小低速碰撞的減速度[2]。

圖4　氣腔式安裝支架

2.5 銹蝕問題

鋼制保險杠多采用CO2氣體保護焊，焊縫表面產生的氧化皮漆膜附著力低，大大降低焊縫區(qū)域耐腐蝕性。這就要求制造廠家，在表面處理前，需將焊縫進行精細打磨，去除氧化皮。圖5為打磨前后CO2氣體保護焊焊縫480h中性鹽霧試驗效果對比。

圖5　焊縫打磨前后鹽霧試驗對比

2.6 減重設計

鋼制前保險杠的缺點之一即是重量大，重量關系到整車的油耗，排放等法規(guī)要求，減重一直是車企秉承的研發(fā)目標之一。所以，在滿足強度、外觀、空氣動力性等要求的前提下，鋼制前保險杠上要盡可能多的設計減重孔，實現即減重又美觀的目標。

3、結論

鋼制前保險杠作為特種車輛的應用，體積大，重量大，生產工序多，焊道打磨，表面處理打磨等手工處理工序多，不適于大批量生產。同時，選擇制造技術實力雄厚的制造廠家也至關重要。

參考文獻

[1] 王紹春．汽車保險杠設計[J]．汽車技術，1998(2):5.

[2] 趙劉軍．保險杠的發(fā)展及應用[J]．公路與汽運,2009(4):17.

Talking about designing essentials of Steel Fr-bumper

Zhang Jianmin
( R&D Center of Great Wall Motor Company., Automotive Engineering Technical Center of HeBei, HeBei Baoding 071000 )

Abstract:The paper introduces features of vehicle steel Fr-bumper, and discusses the designing essentials of its components at the angle of producing and technologic problems.Gives reference for steel Fr-bumper design and developing.

Keywords:steel Fr-bumper; design

作者簡介：張建民，就職于長城汽車股份有限公司技術中心。

中圖分類號：U462.2

文獻標識碼：A

文章編號：1671-7988(2016)03-75-02