张建民

（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000）



浅谈钢制前保险杠设计

张建民

（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000）

摘 要：文章介绍了钢制前保险杠的特点，并从制造、工艺问题发生角度讨论了各部件的设计要点，为钢制前保险杠的设计开发提供参考。

关键词：钢制前保险杠；设计

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

在矿区、戈壁、山地等恶劣路况下，前保险杠频繁承受磕碰、石击等破坏。常用的塑料前保险杠强度和耐冲击性无法满足需求，产品可靠性低，短时间内即需更换。为此，主机厂针对这种恶劣路况，研发钢制前保险杠，提升前保险杠的强度和耐冲击性，延长产品寿命，减少更换频率。现对钢制前保险杠的特点和设计要点进行讨论。

1、钢制前保险杠的特点

钢制前保险杠一般选用深冲钢板（如DC04），为提高耐冲击性，料厚一般为1.5～2.0mm。

钢制前保险杠缺点为重量大（一般可达20Kg左右）、体积大、包含的部件多、生产工序繁多、装配调整需要工时多等。某钢制前保险杠的结构和部件见图1。

优点为强度高，耐冲击性强，粗犷的造型增强车辆的威武感和厚重感。

图1

2、设计要点

钢制前保险杠的外形和结构设计，亦应满足保险杠的基本功能：（1）安全防护，即要有足够的强度和刚度，满足低速碰撞和行人保护功能。（2）满足整车造型效果及空气动力性要求。[1]本文重点讨论了钢制强保险杠各部件的一些设计特点。

2.1 本体成形方式

2.1.1 外板

因保险杠体积较大，如果采用一体拉延成型的方式，上下翻边将会产生较大回弹。即使通过整形可消除冲压制件的回弹，在与封板、支架等拼焊为总成后，由于焊接热应力的原因，仍会产生回弹鼓包缺陷，这种缺陷即使用软锤手修也无法消除，下图2是某钢制前保险杠一体拉延成型后的回弹鼓包情况。所以，保险杠外板最好用分段冲压成型再拼焊的方式，减少回弹，利于内应力消除。

图2　回弹、鼓包缺陷

2.1.2 雾灯口

在拉延序，雾灯处外板的减薄率已经很高，可达到20%，再进行翻边成型，因过度拉伸，会产生严重开裂，如图3所示。

图3　雾灯圆角开裂

所以，雾灯口与外板一体成型，虽然美观，但开裂问题严重，成形困难。可采用分体成形，拼焊打磨的方式，或将雾灯口开发成塑料件进行安装。

2.2 安装方式

钢制前保险杠重量大，体积大，安装方式的选择直接影响装配效果和装配工时的多少。

（1）应设计有预定位结构，可使保险杠初步安装在车身或车架上，再进行间隙调整，避免人工抬着保险杠寻找安装点。例如，可以在车身或车架上设计凸焊螺栓，使用活装螺母安装保险杠，凸焊螺栓既是紧固件，又有预定位作用。

（2）建议钢制前保险杠安装在车身上。通过三维偏差仿真分析，如果安装在车架上，因车架焊接、车身焊接、塑料保险杠的安装、悬置压缩等偏差累积导致钢制保险杠与周边塑料件（上塑料杠，轮眉等）的偏差宽度可达到Z向17mm，Y向7mm，X向7.5mm。钢制保险杠和周边塑料件作为车架车身尺寸链的末端，是所有偏差积累的体现点，所以，其间隙和平行度很难调整。同时，因车架与车身相对运动量大，钢制保险杠易与周边塑料件产生摩擦碰撞。如果安装在车身上，则可避免车架方面的偏差积累，便于调整间隙和平行度，并可避免对周边塑料件的磨损。

2.3 表面处理

为提高产品耐腐蚀性，钢制前保险杠表面处理一般采用电泳+喷塑或镀锌镍合金+喷塑。同时，因矿区刮碰划伤几率大，采用哑光麻面的喷塑效果，可视觉上淡化轻微划伤。

2.4 气腔式支架设计

保险杠的安装支架可设计成封闭气腔式（如图4），起到较好的吸能作用，减小低速碰撞的减速度[2]。

图4　气腔式安装支架

2.5 锈蚀问题

钢制保险杠多采用CO2气体保护焊，焊缝表面产生的氧化皮漆膜附着力低，大大降低焊缝区域耐腐蚀性。这就要求制造厂家，在表面处理前，需将焊缝进行精细打磨，去除氧化皮。图5为打磨前后CO2气体保护焊焊缝480h中性盐雾试验效果对比。

图5　焊缝打磨前后盐雾试验对比

2.6 减重设计

钢制前保险杠的缺点之一即是重量大，重量关系到整车的油耗，排放等法规要求，减重一直是车企秉承的研发目标之一。所以，在满足强度、外观、空气动力性等要求的前提下，钢制前保险杠上要尽可能多的设计减重孔，实现即减重又美观的目标。

3、结论

钢制前保险杠作为特种车辆的应用，体积大，重量大，生产工序多，焊道打磨，表面处理打磨等手工处理工序多，不适于大批量生产。同时，选择制造技术实力雄厚的制造厂家也至关重要。

参考文献

[1] 王绍春．汽车保险杠设计[J]．汽车技术，1998(2):5.

[2] 赵刘军．保险杠的发展及应用[J]．公路与汽运,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

作者简介：张建民，就职于长城汽车股份有限公司技术中心。

中图分类号：U462.2

文献标识码：A

文章编号：1671-7988(2016)03-75-02