皮卡后保险杠的设计

余坤，赵超越

(丹东黄海汽车有限责任公司，辽宁丹东 118009)



皮卡后保险杠的设计

余坤，赵超越

(丹东黄海汽车有限责任公司，辽宁丹东 118009)

皮卡后保险杠是皮卡的重要外观和功能件。针对皮卡后保险杠的设计及工艺筛选关键点进行简要分析，指出了造型、结构等对其品质的影响，总结了皮卡后保险杠的设计要点及注意事项。

皮卡；后保险杠；设计要点；注意事项

0　引言

皮卡后保险杠对皮卡具有防护功能，使车身、底盘等零部件不外露，使外观件的配合达到整车效果，并为其他系统提供安装结构，特别是对人装卸货物及上下货箱提供必要的平台，其设计及工艺有别于轿车后保险杠。

1　后保险杠风格形式

皮卡后保险杠(图1)主要有两种风格形式：(1)以不锈钢管为本体，本体上包裹塑件起装饰与踩踏作用，并焊接连接支架与底盘车架相连，此种结构简单且成本低廉，但与整车外观不协调。(2)以改性PP塑件为本体，本体及踏板均采用注塑成型，本体与货箱侧围自然过渡，并与腔内钣金支撑骨架螺接，支撑骨架由多个钣金件连接组成，其总成支架与车架螺栓连接，作者将重点描述对此种后保险杠。台阶式后保险杠区别于平台式的单一踩踏平面，人可分步逐级踩踏上后保险杠，符合人机与外观双重要求。

图1　台阶式后保险杠整车装配

2　后保险杠外观造型工程可行性分析

根据整车效果图做出油泥模型并由扫描面绘制出A面，然后对后保险杠外观造型进行工程可行性分析，首先要保证它符合汽车的强制法规，包括后雾灯安装位置符合性、后牌照安装位置符合性、后牌照灯照明分析、外部突出物及正在执行的汽车行业推荐标准。皮卡作为载货车型要求其较轿车具有更好的通过性。针对同一车型的多种规格车胎，选用小半径轮胎作为分析对象，将整车3D扫描面投影在XZ面上，通过辅助线测出影响整车通过性的接近角、离去角和通过角，例如前期定义3个角度分别大于30°、25°和20°，图2(a)中的3个测量角度分别为31°、26°、22.6°，则后保险杠满足定义要求。影响皮卡前后泊车一个重要因素是前后杠的最小离地间隙，此二因素与整车的接近角、离去角具“正比”关系，通过更换大半径车胎或优化保险杠下部A面与地面位置关系都可实现。

A：我认为企业尝试智能化生产要考虑两点，第一，实现智能化生产的可能性，第二，现阶段是否真的需要智能化生产。很多企业存在一个认识误区，认为智能化一定是好的，于是投入大量资金购买智能化设备，但是收获甚少。企业进行智能化生产投资时，需要对整个行业有一个宏观的认知，再去考虑可能性，如果最后评估认为企业能够获得收益，方能进行智能化生产的投资。简单地说，首先要考虑能否“回本”，多久可以“回本”，这笔“生意”是否划算。其次要考虑投资的时机，太早太迟都不可以，不能人云亦云，要根据自己的能力、需要和可产生的经济效益去评判，是否进行智能化改造。

图2　整车通过性校核、拖车钩布置及后杠踩踏高度图

根据设计要求，对拖车钩布置进行可行性分析(图2(b)所示拖车钩布置)，保证拖车中拖车绳在上下10°和左右30°内摆动，与后保险杠无干涉且保留有大于5 mm的安全运动间隙。图2(b)中Z向间隙为9 mm,满足要求。

前保险杠与车身的连接几乎是零间隙配合，若后保险杠与货箱X向间隙也为0，则实际装车无法实现，一般设定后保险杠与货箱X向间隙为10～15 mm。

后保险杠踏板离地高度(图2(c)所示后杠踩踏高度)受离去角和整车后部造型影响，若其与标准高度偏差较小，可适当放宽人机踩踏高度标准。后保险杠一阶踏板高度人机数值约为600 mm，故图2(c)中620 mm的一阶踩踏高度可以接受。

3　后保险杠结构组成

3.1钣金骨架结构

图3　后保险杠结构组成图

后保险杠总成主要包括注塑主体、注塑踏板和钣金支撑骨架,见图3。

施工质量是施工企业的生命线，在科技不断发展，四新产品不断问世，施工技术日新月异的今天，如何有效地实现三大控制，确保施工质量，是每个企业孜孜以求的关键工作。在水利工程施工企业中，按照“PDCA”管理方法进行工程质量的控制和管理，做实做细每一项工作，严格执行规范、标准和计划，安全警铃长鸣，严格检查，落实整改，及时总结，就可以实现工程预期的目标。

总成支架被夹在横梁与托板之间(见图3)，横梁和总成支架是主要加载对象，可采用承载能力强的矩形截面管，而矩形截面管材无法做弯曲等特征造型，故可用两个U形截面管对插焊接后的管材替代。考虑总成支架螺栓的操作空间，其连接车架部位需焊接叠加随形冲压钣增加强度(见图4)。前后保险杠共有的难点就是翻转，而后保险杠承载更易产生此问题，将总成支架末端做一平行于XY面的限位翻边，作为限位部件，限制保险杠的Y向轴翻转。为减轻骨架质量且不影响强度，可将钣金骨架做凹凸特征后开孔减料。

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图4　骨架工装

注塑件包括后保险杠本体、踏板和摇把孔盖(见图1和图3)，本体与钣金骨架采用螺接 ，踏板自身卡扣与本体上开孔卡接配合。分体踏板由中部一阶踏板和两侧二阶踏板共计3块塑板构成(见图1、图3)，单体踏板自成台阶，可减少模具数量和成本，但与分体踏板的装配方式一样。单体踏板长度大于1.6 m，自身卡扣就超过20个，因部件面差、零部件变形等因素影响，相对于分体踏板装配难度大，两种踏板与本体的配合在Z向上间隙不同，具体面差和卡接量根据实际情况而定，单体踏板与本体的Z向配合不能是零配合，否则难以实现。踏板与本体的配合固定，需充分考虑塑料注塑面的面差，不能用踏板的全部边沿与本体配合[1]，将踏板的非外观面的外沿做锯齿状形式与本体贴合，可弥补部分间隙误差。

备胎摇把横纵跳动半径约15 mm，所以一般摇把孔盖设计成半径或边长为20 mm的圆盖或方盖。在摇把孔盖一边做一个0.5 mm×10 mm的边缝，可用“一字”螺丝刀沿缝撬起。

后保险杠主要承担人上下货箱时的踩踏力，为了解后保险杠应力水平及应力分布趋势，为结构设计提供参考依据，设计中需对后保险杠总成进行静强度分析，由于总成中塑件远远小于骨架的质量及强度，故可忽略不计。

3.2注塑件结构

注塑本体的非承载面本身也存在内应力和热变形隐患，须分段采用小支架固定。针对不同结构和长度的注塑本体，下部非踩踏部分需用3～5个此类型支架加以固定，考虑运输与包装的问题，一般支架与横梁连接都采用螺栓固定。

对大长度的单体踏板，必须模拟装配作业，主要考虑货箱门与踩踏板的Z向间隙是否能满足操作需要。

一是要摆正位置，行业、企业主管部门是介于政府与学校、企业之间的机构，既要发挥桥梁纽带作用，又要监督企业对《办法》的落实。要积极配合政府及相关行政部门，在校企合作系统工程中扮演协调者、监管者、促进者的角色。二是要发挥督导作用，行业、企业主管部门既是企业的领导者，也是校企合作机制的制定者。要针对企业参与校企合作途径不畅的短板，采取相应措施，拿出具体解决办法，使企业充分了解并履行应尽的责任与义务，主动配合政府主导的监管绩效考评。同时，按照校企合作年度“责任报告”，进行具有行业特点的监管，考核与支持并举，引导、落实企业主动参与、承担培养学生的社会责任。

教育在经济和社会中的地位日趋重要，教师的作用日益增强，教师的质量受到普遍关注。只有教师的教育专业水平的不断提高才能保证高质量的教育水平，才能培养出高素质的人才。

表5所示试验3组血清中IgG和IgM含量显著高于试验1组（P＜0.05），其他三组血清中IgG和IgM含量差异不显著（P＞0.05）。四组血清中IgA的含量无显著差异（P＞0.05）。总体来看，试验2、3、4组血清中IgG、IgM和IgA含量都高于试验1组。

踏板上防滑纹的凹凸设计不能过于密集，凸台的棱线圆角处理要适合清理，否则容易夹杂碎屑，影响外观和清洗，而过于疏松影响防滑摩擦力。

上述骨架被送至装配线前需在组料区组装固定，总成支架与车架的配合要保证精确的尺寸公差才能顺利装配，否则需要大量工时返装。对骨架做一组料工装可以有效提高组装效率和装配精度，此工装主要控制两总成支架间距尺寸公差和两总成支架安装面的平行度。

4　后保险杠调整间隙设计

皮卡钣金货箱相对于车架的X和Y向窜动量可达到6 mm，实际装车中，为避免X向干涉，可将后保险杠在X负向上作一定的可窜动量；而Y向上保险杠与货箱侧围尾部间隙的左右不均是影响外观主要问题点，因货箱和车架可调整性差，故将后保险杠作为主要调整对象，调整要求方便快捷，将总成中的塑件本体作为Y向移动调整对象，本体与骨架连接孔变为型孔作为调整孔(图5中管状横梁)，因本体相对质量小，摩擦阻力小，所以在整车装配线上其调整方便。针对简化横梁冲压板结构的后保险杠调整，可将注塑本体与横梁固定后的结合体作为Y向调整对象，横梁上与总成支架的连接孔作为调整孔，虽结合体质量大，但只有4个调整孔(图5中轻量化钣金横梁)，操作起来相对容易。

图5　后保险杠Y向窜动示意图

5　静强度校核分析

为简化骨架结构并减重，可将托板与横梁合为一体冲压钣(见图5、图6)，为不影响更改结构后的强度，可对钣金加厚或更换高强材料，例将DC01改为A510L，最后综合分析成本和技术做出最终方案。

连接处理。骨架本身各部件的螺栓连接及其与车架的螺栓连接未降低建模的复杂关系，因此采用MPC刚性连接代替零部件的螺栓连接[2]；与后保险杠连接的车架部件主要为焊接件，可将焊点数量直接导入CAE前处理软件中，转化为3D点。

在静态分析中输入连接件所用的钣金材料及对应材料的力学特性(弹性模量、泊松比、密度、屈服强度)，建立约束条件，最后在相应的部位输入载荷，根据实际踩踏情况，可分为中部一阶踏板加载、两侧二阶踏板中的一侧加载，加载极限载

荷设定为人均基本重力750 N的二倍1 500 N(图6)。输出保险杠的位移云图和应力云图，各部件的应力须小于对应材料的屈服强度。设置位移变形目标值，若位移变形量小于目标值，则达到设计要求；若应力和位移变形量不在目标值范围内，则应及时优化保险杠及其相关配件结构或材料。

图6　轻量化(骨架)后保险杠加载示意图

若有与分析的保险杠结构类似的成熟产品，可进行强度对比，并针对成熟产品在实际应用中的表现来对云图中数值进行客观的判读和解读。

6　结束语

皮卡后保险杠设计需综合考虑材料、结构、载荷、间隙等问题，前期设计和工艺分析对后续的生产有着至关重要的影响，磨刀不误砍柴工，如此才能事半功倍。

II.More tough measures of protectionism have been taken

【1】曹渡.汽车内外饰设计与实战法[M].北京：机械工业出版社，2010：258-259.

【2】牟雪雷，李翠萍，胡远航，等.汽车侧踏强度的有限元分析[J].汽车零部件，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，大学本科，工程师，研究方向为汽车内外饰。E-mail：420939080@qq.com。

U463.83

B

1674-1986(2016)08-052-03