皮卡后保險杠的設計

余坤，趙超越

(丹東黃海汽車有限責任公司，遼寧丹東 118009)

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皮卡后保險杠的設計

余坤，趙超越

(丹東黃海汽車有限責任公司，遼寧丹東 118009)

皮卡后保險杠是皮卡的重要外觀和功能件。針對皮卡后保險杠的設計及工藝篩選關鍵點進行簡要分析，指出了造型、結構等對其品質的影響，總結了皮卡后保險杠的設計要點及注意事項。

皮卡；后保險杠；設計要點；注意事項

0　引言

皮卡后保險杠對皮卡具有防護功能，使車身、底盤等零部件不外露，使外觀件的配合達到整車效果，并為其他系統提供安裝結構，特別是對人裝卸貨物及上下貨箱提供必要的平臺，其設計及工藝有別于轎車后保險杠。

1　后保險杠風格形式

皮卡后保險杠(圖1)主要有兩種風格形式：(1)以不銹鋼管為本體，本體上包裹塑件起裝飾與踩踏作用，并焊接連接支架與底盤車架相連，此種結構簡單且成本低廉，但與整車外觀不協調。(2)以改性PP塑件為本體，本體及踏板均采用注塑成型，本體與貨箱側圍自然過渡，并與腔內鈑金支撐骨架螺接，支撐骨架由多個鈑金件連接組成，其總成支架與車架螺栓連接，作者將重點描述對此種后保險杠。臺階式后保險杠區別于平臺式的單一踩踏平面，人可分步逐級踩踏上后保險杠，符合人機與外觀雙重要求。

圖1　臺階式后保險杠整車裝配

2　后保險杠外觀造型工程可行性分析

根據整車效果圖做出油泥模型并由掃描面繪制出A面，然后對后保險杠外觀造型進行工程可行性分析，首先要保證它符合汽車的強制法規，包括后霧燈安裝位置符合性、后牌照安裝位置符合性、后牌照燈照明分析、外部突出物及正在執行的汽車行業推薦標準。皮卡作為載貨車型要求其較轎車具有更好的通過性。針對同一車型的多種規格車胎，選用小半徑輪胎作為分析對象，將整車3D掃描面投影在XZ面上，通過輔助線測出影響整車通過性的接近角、離去角和通過角，例如前期定義3個角度分別大于30°、25°和20°，圖2(a)中的3個測量角度分別為31°、26°、22.6°，則后保險杠滿足定義要求。影響皮卡前后泊車一個重要因素是前后杠的最小離地間隙，此二因素與整車的接近角、離去角具“正比”關系，通過更換大半徑車胎或優化保險杠下部A面與地面位置關系都可實現。

A：我認為企業嘗試智能化生產要考慮兩點，第一，實現智能化生產的可能性，第二，現階段是否真的需要智能化生產。很多企業存在一個認識誤區，認為智能化一定是好的，于是投入大量資金購買智能化設備，但是收獲甚少。企業進行智能化生產投資時，需要對整個行業有一個宏觀的認知，再去考慮可能性，如果最后評估認為企業能夠獲得收益，方能進行智能化生產的投資。簡單地說，首先要考慮能否“回本”，多久可以“回本”，這筆“生意”是否劃算。其次要考慮投資的時機，太早太遲都不可以，不能人云亦云，要根據自己的能力、需要和可產生的經濟效益去評判，是否進行智能化改造。

圖2　整車通過性校核、拖車鉤布置及后杠踩踏高度圖

根據設計要求，對拖車鉤布置進行可行性分析(圖2(b)所示拖車鉤布置)，保證拖車中拖車繩在上下10°和左右30°內擺動，與后保險杠無干涉且保留有大于5 mm的安全運動間隙。圖2(b)中Z向間隙為9 mm,滿足要求。

前保險杠與車身的連接幾乎是零間隙配合，若后保險杠與貨箱X向間隙也為0，則實際裝車無法實現，一般設定后保險杠與貨箱X向間隙為10～15 mm。

后保險杠踏板離地高度(圖2(c)所示后杠踩踏高度)受離去角和整車后部造型影響，若其與標準高度偏差較小，可適當放寬人機踩踏高度標準。后保險杠一階踏板高度人機數值約為600 mm，故圖2(c)中620 mm的一階踩踏高度可以接受。

3　后保險杠結構組成

3.1鈑金骨架結構

圖3　后保險杠結構組成圖

后保險杠總成主要包括注塑主體、注塑踏板和鈑金支撐骨架,見圖3。

施工質量是施工企業的生命線，在科技不斷發展，四新產品不斷問世，施工技術日新月異的今天，如何有效地實現三大控制，確保施工質量，是每個企業孜孜以求的關鍵工作。在水利工程施工企業中，按照“PDCA”管理方法進行工程質量的控制和管理，做實做細每一項工作，嚴格執行規范、標準和計劃，安全警鈴長鳴，嚴格檢查，落實整改，及時總結，就可以實現工程預期的目標。

總成支架被夾在橫梁與托板之間(見圖3)，橫梁和總成支架是主要加載對象，可采用承載能力強的矩形截面管，而矩形截面管材無法做彎曲等特征造型，故可用兩個U形截面管對插焊接后的管材替代。考慮總成支架螺栓的操作空間，其連接車架部位需焊接疊加隨形沖壓鈑增加強度(見圖4)。前后保險杠共有的難點就是翻轉，而后保險杠承載更易產生此問題，將總成支架末端做一平行于XY面的限位翻邊，作為限位部件，限制保險杠的Y向軸翻轉。為減輕骨架質量且不影響強度，可將鈑金骨架做凹凸特征后開孔減料。

粒粒開了一個博客，也注冊了微博，每天會寫一些心情上去，包括對程頤隱隱的牽掛和思念，還有她心里的顧慮。太喧囂的人生，會有愛情的容身之地嗎？浪漫，是愛情中最美好的硬件嗎？

圖4　骨架工裝

注塑件包括后保險杠本體、踏板和搖把孔蓋(見圖1和圖3)，本體與鈑金骨架采用螺接 ，踏板自身卡扣與本體上開孔卡接配合。分體踏板由中部一階踏板和兩側二階踏板共計3塊塑板構成(見圖1、圖3)，單體踏板自成臺階，可減少模具數量和成本，但與分體踏板的裝配方式一樣。單體踏板長度大于1.6 m，自身卡扣就超過20個，因部件面差、零部件變形等因素影響，相對于分體踏板裝配難度大，兩種踏板與本體的配合在Z向上間隙不同，具體面差和卡接量根據實際情況而定，單體踏板與本體的Z向配合不能是零配合，否則難以實現。踏板與本體的配合固定，需充分考慮塑料注塑面的面差，不能用踏板的全部邊沿與本體配合[1]，將踏板的非外觀面的外沿做鋸齒狀形式與本體貼合，可彌補部分間隙誤差。

備胎搖把橫縱跳動半徑約15 mm，所以一般搖把孔蓋設計成半徑或邊長為20 mm的圓蓋或方蓋。在搖把孔蓋一邊做一個0.5 mm×10 mm的邊縫，可用“一字”螺絲刀沿縫撬起。

后保險杠主要承擔人上下貨箱時的踩踏力，為了解后保險杠應力水平及應力分布趨勢，為結構設計提供參考依據，設計中需對后保險杠總成進行靜強度分析，由于總成中塑件遠遠小于骨架的質量及強度，故可忽略不計。

3.2注塑件結構

注塑本體的非承載面本身也存在內應力和熱變形隱患，須分段采用小支架固定。針對不同結構和長度的注塑本體，下部非踩踏部分需用3～5個此類型支架加以固定，考慮運輸與包裝的問題，一般支架與橫梁連接都采用螺栓固定。

對大長度的單體踏板，必須模擬裝配作業，主要考慮貨箱門與踩踏板的Z向間隙是否能滿足操作需要。

一是要擺正位置，行業、企業主管部門是介于政府與學校、企業之間的機構，既要發揮橋梁紐帶作用，又要監督企業對《辦法》的落實。要積極配合政府及相關行政部門，在校企合作系統工程中扮演協調者、監管者、促進者的角色。二是要發揮督導作用，行業、企業主管部門既是企業的領導者，也是校企合作機制的制定者。要針對企業參與校企合作途徑不暢的短板，采取相應措施，拿出具體解決辦法，使企業充分了解并履行應盡的責任與義務，主動配合政府主導的監管績效考評。同時，按照校企合作年度“責任報告”，進行具有行業特點的監管，考核與支持并舉，引導、落實企業主動參與、承擔培養學生的社會責任。

教育在經濟和社會中的地位日趨重要，教師的作用日益增強，教師的質量受到普遍關注。只有教師的教育專業水平的不斷提高才能保證高質量的教育水平，才能培養出高素質的人才。

表5所示試驗3組血清中IgG和IgM含量顯著高于試驗1組（P＜0.05），其他三組血清中IgG和IgM含量差異不顯著（P＞0.05）。四組血清中IgA的含量無顯著差異（P＞0.05）。總體來看，試驗2、3、4組血清中IgG、IgM和IgA含量都高于試驗1組。

踏板上防滑紋的凹凸設計不能過于密集，凸臺的棱線圓角處理要適合清理，否則容易夾雜碎屑，影響外觀和清洗，而過于疏松影響防滑摩擦力。

上述骨架被送至裝配線前需在組料區組裝固定，總成支架與車架的配合要保證精確的尺寸公差才能順利裝配，否則需要大量工時返裝。對骨架做一組料工裝可以有效提高組裝效率和裝配精度，此工裝主要控制兩總成支架間距尺寸公差和兩總成支架安裝面的平行度。

4　后保險杠調整間隙設計

皮卡鈑金貨箱相對于車架的X和Y向竄動量可達到6 mm，實際裝車中，為避免X向干涉，可將后保險杠在X負向上作一定的可竄動量；而Y向上保險杠與貨箱側圍尾部間隙的左右不均是影響外觀主要問題點，因貨箱和車架可調整性差，故將后保險杠作為主要調整對象，調整要求方便快捷，將總成中的塑件本體作為Y向移動調整對象，本體與骨架連接孔變為型孔作為調整孔(圖5中管狀橫梁)，因本體相對質量小，摩擦阻力小，所以在整車裝配線上其調整方便。針對簡化橫梁沖壓板結構的后保險杠調整，可將注塑本體與橫梁固定后的結合體作為Y向調整對象，橫梁上與總成支架的連接孔作為調整孔，雖結合體質量大，但只有4個調整孔(圖5中輕量化鈑金橫梁)，操作起來相對容易。

圖5　后保險杠Y向竄動示意圖

5　靜強度校核分析

為簡化骨架結構并減重，可將托板與橫梁合為一體沖壓鈑(見圖5、圖6)，為不影響更改結構后的強度，可對鈑金加厚或更換高強材料，例將DC01改為A510L，最后綜合分析成本和技術做出最終方案。

連接處理。骨架本身各部件的螺栓連接及其與車架的螺栓連接未降低建模的復雜關系，因此采用MPC剛性連接代替零部件的螺栓連接[2]；與后保險杠連接的車架部件主要為焊接件，可將焊點數量直接導入CAE前處理軟件中，轉化為3D點。

在靜態分析中輸入連接件所用的鈑金材料及對應材料的力學特性(彈性模量、泊松比、密度、屈服強度)，建立約束條件，最后在相應的部位輸入載荷，根據實際踩踏情況，可分為中部一階踏板加載、兩側二階踏板中的一側加載，加載極限載

荷設定為人均基本重力750 N的二倍1 500 N(圖6)。輸出保險杠的位移云圖和應力云圖，各部件的應力須小于對應材料的屈服強度。設置位移變形目標值，若位移變形量小于目標值，則達到設計要求；若應力和位移變形量不在目標值范圍內，則應及時優化保險杠及其相關配件結構或材料。

圖6　輕量化(骨架)后保險杠加載示意圖

若有與分析的保險杠結構類似的成熟產品，可進行強度對比，并針對成熟產品在實際應用中的表現來對云圖中數值進行客觀的判讀和解讀。

6　結束語

皮卡后保險杠設計需綜合考慮材料、結構、載荷、間隙等問題，前期設計和工藝分析對后續的生產有著至關重要的影響，磨刀不誤砍柴工，如此才能事半功倍。

II.More tough measures of protectionism have been taken

【1】曹渡.汽車內外飾設計與實戰法[M].北京：機械工業出版社，2010：258-259.

【2】牟雪雷，李翠萍，胡遠航，等.汽車側踏強度的有限元分析[J].汽車零部件，2015(7)：47-48.

MU X L,LI C P,HU Y H,et al.Finite Element Analysis for Automotive Footplate Strength[J].Automobile Parts,2015(7)：47-48.

Design of Pickup Rear Bumper

YU Kun, ZHAO Chaoyue

(Dandong Huanghai Automobile Co., Ltd., Dandong Liaoning 118009,China)

The rear bumper is an important appearance and function part of the pick up.The key points of the design and process of the rear bumper were selected to make brief analysis. The influences of the shape and structure on the quality of the pickup were pointed out. The design key points and notices for pickup rear bumper were summarized.

Pickup; Rear bumper; Design key points; Notices

2016-05-17

余坤(1985—)，男，大學本科，工程師，研究方向為汽車內外飾。E-mail：420939080@qq.com。

U463.83

B

1674-1986(2016)08-052-03