淺析乘用車(chē)防撞梁平臺(tái)化設(shè)計(jì)的工藝內(nèi)容和作用

范澤鋒

摘 要：在現(xiàn)代化的社會(huì)發(fā)展中，車(chē)已經(jīng)成為出行的主要工具，而且也成為人們生活的一部分，特別是汽車(chē)，成為家庭的標(biāo)配。面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，乘用車(chē)企業(yè)也更加重視平臺(tái)化設(shè)計(jì)，也通過(guò)平臺(tái)化設(shè)計(jì)，來(lái)降低成本，提高競(jìng)爭(zhēng)力。本次就以乘用車(chē)的防撞梁作為研究對(duì)象，探究乘用車(chē)防撞梁設(shè)計(jì)的工藝內(nèi)容和作用。

關(guān)鍵詞：乘用車(chē);平臺(tái)化設(shè)計(jì);防撞梁;工藝

0 引言

乘用車(chē)的平臺(tái)化設(shè)計(jì)，決定著產(chǎn)品的外形和功能等，就比如現(xiàn)代、起亞系列的車(chē)型平臺(tái)模塊較多、車(chē)身結(jié)構(gòu)多樣。而豐田最新的TNGA模塊化架構(gòu)就相對(duì)比較合理、高效，能將最新的技術(shù)快速普及到各種車(chē)型的生產(chǎn)工藝中，車(chē)身強(qiáng)度通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到加強(qiáng)。乘用車(chē)的防撞梁設(shè)計(jì)也是非常重要的部分，對(duì)車(chē)輛起著保護(hù)作用。在設(shè)計(jì)中，不同平臺(tái)對(duì)工業(yè)內(nèi)容以及設(shè)備的要求不一樣，產(chǎn)品的質(zhì)量也就不一樣。在乘用車(chē)的現(xiàn)代化生產(chǎn)中，更加重視平臺(tái)化的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，針對(duì)每一個(gè)部件都有其特定的要求，就包括了防撞梁。

1 乘用車(chē)防撞梁

乘用車(chē)的防撞梁主要作用是減輕車(chē)輛受到碰撞時(shí)吸收碰撞能量的一種裝置， 其結(jié)構(gòu)就包括了：主梁、吸能盒、連接板，以此來(lái)減少撞擊力對(duì)車(chē)身縱梁的損害，對(duì)車(chē)輛起到保護(hù)作用。在乘用車(chē)的防撞梁設(shè)計(jì)中，防撞梁的與屈服強(qiáng)度相對(duì)較低的吸能盒及連接板焊接，然后通過(guò)螺栓連接到車(chē)體的縱梁上。這樣在車(chē)輛發(fā)生低速碰撞的時(shí)候，可以通過(guò)吸能盒潰縮吸收碰撞的能量。

乘用車(chē)防撞梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的就是保證吸能盒可以吸收撞擊能量，從車(chē)輛總體結(jié)構(gòu)來(lái)講，防撞梁是通過(guò)螺栓連接到車(chē)身?，F(xiàn)在很多車(chē)型的防撞梁都加有泡沫緩沖區(qū)，能夠在一定速度時(shí)發(fā)生碰撞起到緩解作用，減少碰撞對(duì)塑料保險(xiǎn)杠的損害，具有降低維修成本的作用。同時(shí)還可以在一定程度上減輕對(duì)車(chē)內(nèi)駕駛?cè)撕统丝偷膫Α?/p>

2 乘用車(chē)防撞梁設(shè)計(jì)

乘用車(chē)的防撞梁總成，是車(chē)身第一次承受撞擊力的裝置，作為乘用車(chē)的重要構(gòu)建，不僅對(duì)車(chē)輛具有保護(hù)作用，也能保護(hù)車(chē)內(nèi)駕乘人員的安全。

2.1 前后防撞梁的設(shè)計(jì)性能

前防撞梁總成的碰撞性能需要滿足碰撞的法規(guī)要求，在面對(duì)低速碰撞的時(shí)候，低速碰撞的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)正撞速度為每小時(shí)四千米，車(chē)角碰撞速度為每小時(shí)2.5千米，要求在碰撞時(shí)，對(duì)車(chē)身、前防撞梁等不能有任何損壞，保險(xiǎn)杠也不會(huì)發(fā)生變形。一般是將吸能盒設(shè)計(jì)成與縱梁在同一軸線上，表面產(chǎn)生彎曲變形，并且預(yù)設(shè)一些壓潰筋，將一些容易損壞的部件，和車(chē)體的連接設(shè)計(jì)成可以拆卸的結(jié)構(gòu)，減少維修的成本。針對(duì)高速碰撞，一般是將車(chē)身分為三個(gè)吸能區(qū)：中前吸能區(qū)是有防撞梁和吸能盒組成，利用的是強(qiáng)韌的吸能材料，以此來(lái)吸收撞擊產(chǎn)生的能量。中吸能區(qū)是由縱梁和副車(chē)架組成，通過(guò)合理的變形達(dá)到吸能的效果;后吸能區(qū)是針對(duì)駕駛艙，可以有效的避開(kāi)撞擊中對(duì)車(chē)內(nèi)成員不理的危險(xiǎn)。三個(gè)吸能區(qū)是設(shè)置正面碰撞多層傳力路徑的基礎(chǔ)，確保撞擊能量的吸收與傳遞。

后防撞梁總成碰撞性能也需要滿足碰撞的法規(guī)規(guī)定，低速碰撞的時(shí)候，其性能要求與前防撞梁的要求一致。在發(fā)生高速碰撞的時(shí)候，是后防撞梁社會(huì)及的性能要求：首先碰撞器撞擊表面應(yīng)該平坦，高度在800毫米以上，后防撞梁對(duì)后碰的主要貢獻(xiàn)是利用吸能盒吸收能量，緩解碰撞的剛性變形，確保燃油箱周?chē)淖冃慰臻g。

2.2 乘用車(chē)前后防撞總成設(shè)計(jì)要點(diǎn)

對(duì)于乘用車(chē)前后防撞總成的設(shè)計(jì)，首先需要根據(jù)市場(chǎng)法規(guī)和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義防撞梁總成的額性能，這就包括了法規(guī)前碰ODB的定義、前后防撞梁低速碰撞吸能等，還需要注意材料的敏感性。

然后是針對(duì)碰撞對(duì)前后防撞梁的布置，其高度是由縱梁的高度決定，如果高度匹配不合理會(huì)導(dǎo)致縱梁在碰撞中失去穩(wěn)定，威脅車(chē)內(nèi)人員安全。前后防撞梁的安裝位置，需要滿足上述碰撞要求的相容性原理，在發(fā)生正面撞擊時(shí)，可以保護(hù)到車(chē)體。還有對(duì)于前后防撞梁與周邊部件的間隙需要高于10毫米。

其次是防撞梁結(jié)構(gòu)形式，前防撞梁其結(jié)構(gòu)有：冷沖壓拼焊的前防撞橫梁，不需要單獨(dú)生產(chǎn)線，可以選擇用HC420/780DP或HC550/980DP材料。輥壓成形的前防撞橫梁，需要一條專(zhuān)用輥壓線，其斷面為箱體結(jié)構(gòu)，材料選用HC420/780DP或HC550/980DP。還有熱沖壓的前防撞橫梁鋁制的前防撞橫梁，他們綜合成本較高，重量輕。后防撞梁橫梁制造一般為冷沖壓和鋁制。

吸能盒的設(shè)計(jì)，在吸能盒上布置吸能筋，吸收能力，吸能筋的軸線需要垂直于受力方向，如果采用交叉筋需要考慮在交叉點(diǎn)的應(yīng)力，最后還需要注意吸能筋沿對(duì)角線不知，深彎曲的零件上應(yīng)垂直與零件的彎曲軸線。

2.3 常見(jiàn)防撞梁總成設(shè)計(jì)

目前對(duì)于乘用車(chē)防撞梁總成的設(shè)計(jì)，主要有幾種：

鋁合金防撞梁總成：

由圖2 可知，鋁合金防撞梁總成，其主梁、支架、吸能盒、背板都是采用鋁合金型材，采用該型材，擠壓模的成本比較低，而且零件比較輕。但是也需要注意一點(diǎn)，那就采用鋁合金設(shè)計(jì)，綜合材料成本比較高。

熱成形+沖壓防撞梁總成：

由圖可知，該防撞梁的主梁采用熱成形件，背板和吸能盒采用沖壓件。這樣的防撞梁設(shè)計(jì)，熱成形零件的強(qiáng)度比較高，而且輕量化好。但是熱成形模具的成本比較高，沖壓件模具投入也比較多，綜合成本比較高。

沖壓防撞梁總成：

由圖4可以看出，沖壓防撞梁總成的主梁采用的沖壓件，背板和吸能盒都是采用沖壓件。這樣的設(shè)計(jì)，相比較上一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)熱成形+沖壓防撞梁總成，他的設(shè)備投入要少很多，而且沖壓加工工藝也比較成熟，質(zhì)量可以保證。但是采用沖壓件，會(huì)涉及到大量的模具，模具的投入增多，成本增大。

輥壓+沖壓防撞梁總成：

輥壓+沖壓防撞梁總成，輥壓件材料利用率高，但是生產(chǎn)線、模具等相關(guān)投入比較多，會(huì)增加成本。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章主要是分析乘用車(chē)防撞梁的設(shè)計(jì)，在文章中通過(guò)對(duì)防撞梁的分析以及功能闡述，在防撞梁設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范上，對(duì)防撞梁設(shè)計(jì)做了簡(jiǎn)單的分析。本次的分析相對(duì)比較基礎(chǔ)，但是防撞梁的實(shí)際探討遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，需要結(jié)合實(shí)際，加深研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈大海.乘用車(chē)復(fù)合材料防撞梁的性能研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2019.

[2]張君媛，劉茜，張樂(lè).基于多工況的乘用車(chē)前防撞梁總成輕量化設(shè)計(jì)[J].汽車(chē)安全與節(jié)能學(xué)報(bào)，2017，8（03）：252-260.

[3]劉艷兵，盧俊康，許寶強(qiáng)，賈思武.乘用車(chē)平臺(tái)化設(shè)計(jì)的工藝內(nèi)容和作用[J].汽車(chē)零部件，2016（04）：40-44.

[4]張偉.汽車(chē)碰撞及防撞梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D].西南交通大學(xué)，2012.