淺析乘用車防撞梁平臺化設計的工藝內容和作用

范澤鋒

摘 要：在現代化的社會發展中，車已經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，成為家庭的標配。面對激烈的市場競爭，乘用車企業也更加重視平臺化設計，也通過平臺化設計，來降低成本，提高競爭力。本次就以乘用車的防撞梁作為研究對象，探究乘用車防撞梁設計的工藝內容和作用。

關鍵詞：乘用車;平臺化設計;防撞梁;工藝

0 引言

乘用車的平臺化設計，決定著產品的外形和功能等，就比如現代、起亞系列的車型平臺模塊較多、車身結構多樣。而豐田最新的TNGA模塊化架構就相對比較合理、高效，能將最新的技術快速普及到各種車型的生產工藝中，車身強度通過結構優化得到加強。乘用車的防撞梁設計也是非常重要的部分，對車輛起著保護作用。在設計中，不同平臺對工業內容以及設備的要求不一樣，產品的質量也就不一樣。在乘用車的現代化生產中，更加重視平臺化的標準建設，針對每一個部件都有其特定的要求，就包括了防撞梁。

1 乘用車防撞梁

乘用車的防撞梁主要作用是減輕車輛受到碰撞時吸收碰撞能量的一種裝置， 其結構就包括了：主梁、吸能盒、連接板，以此來減少撞擊力對車身縱梁的損害，對車輛起到保護作用。在乘用車的防撞梁設計中，防撞梁的與屈服強度相對較低的吸能盒及連接板焊接，然后通過螺栓連接到車體的縱梁上。這樣在車輛發生低速碰撞的時候，可以通過吸能盒潰縮吸收碰撞的能量。

乘用車防撞梁的結構設計的目的就是保證吸能盒可以吸收撞擊能量，從車輛總體結構來講，防撞梁是通過螺栓連接到車身。現在很多車型的防撞梁都加有泡沫緩沖區，能夠在一定速度時發生碰撞起到緩解作用，減少碰撞對塑料保險杠的損害，具有降低維修成本的作用。同時還可以在一定程度上減輕對車內駕駛人和乘客的傷害。

2 乘用車防撞梁設計

乘用車的防撞梁總成，是車身第一次承受撞擊力的裝置，作為乘用車的重要構建，不僅對車輛具有保護作用，也能保護車內駕乘人員的安全。

2.1 前后防撞梁的設計性能

前防撞梁總成的碰撞性能需要滿足碰撞的法規要求，在面對低速碰撞的時候，低速碰撞的國家標準時正撞速度為每小時四千米，車角碰撞速度為每小時2.5千米，要求在碰撞時，對車身、前防撞梁等不能有任何損壞，保險杠也不會發生變形。一般是將吸能盒設計成與縱梁在同一軸線上，表面產生彎曲變形，并且預設一些壓潰筋，將一些容易損壞的部件，和車體的連接設計成可以拆卸的結構，減少維修的成本。針對高速碰撞，一般是將車身分為三個吸能區：中前吸能區是有防撞梁和吸能盒組成，利用的是強韌的吸能材料，以此來吸收撞擊產生的能量。中吸能區是由縱梁和副車架組成，通過合理的變形達到吸能的效果;后吸能區是針對駕駛艙，可以有效的避開撞擊中對車內成員不理的危險。三個吸能區是設置正面碰撞多層傳力路徑的基礎，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規定，低速碰撞的時候，其性能要求與前防撞梁的要求一致。在發生高速碰撞的時候，是后防撞梁社會及的性能要求：首先碰撞器撞擊表面應該平坦，高度在800毫米以上，后防撞梁對后碰的主要貢獻是利用吸能盒吸收能量，緩解碰撞的剛性變形，確保燃油箱周圍的變形空間。

2.2 乘用車前后防撞總成設計要點

對于乘用車前后防撞總成的設計，首先需要根據市場法規和相應的標準來定義防撞梁總成的額性能，這就包括了法規前碰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。

然后是針對碰撞對前后防撞梁的布置，其高度是由縱梁的高度決定，如果高度匹配不合理會導致縱梁在碰撞中失去穩定，威脅車內人員安全。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，在發生正面撞擊時，可以保護到車體。還有對于前后防撞梁與周邊部件的間隙需要高于10毫米。

其次是防撞梁結構形式，前防撞梁其結構有：冷沖壓拼焊的前防撞橫梁，不需要單獨生產線，可以選擇用HC420/780DP或HC550/980DP材料。輥壓成形的前防撞橫梁，需要一條專用輥壓線，其斷面為箱體結構，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。

吸能盒的設計，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的應力，最后還需要注意吸能筋沿對角線不知，深彎曲的零件上應垂直與零件的彎曲軸線。

2.3 常見防撞梁總成設計

目前對于乘用車防撞梁總成的設計，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，那就采用鋁合金設計，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。這樣的防撞梁設計，熱成形零件的強度比較高，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。這樣的設計，相比較上一種結構設計熱成形+沖壓防撞梁總成，他的設備投入要少很多，而且沖壓加工工藝也比較成熟，質量可以保證。但是采用沖壓件，會涉及到大量的模具，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，但是生產線、模具等相關投入比較多，會增加成本。

3 結束語

文章主要是分析乘用車防撞梁的設計，在文章中通過對防撞梁的分析以及功能闡述，在防撞梁設計相關規范上，對防撞梁設計做了簡單的分析。本次的分析相對比較基礎，但是防撞梁的實際探討遠遠不止這些，需要結合實際，加深研究。

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