浅析乘用车防撞梁平台化设计的工艺内容和作用

范泽锋

摘 要：在现代化的社会发展中，车已经成为出行的主要工具，而且也成为人们生活的一部分，特别是汽车，成为家庭的标配。面对激烈的市场竞争，乘用车企业也更加重视平台化设计，也通过平台化设计，来降低成本，提高竞争力。本次就以乘用车的防撞梁作为研究对象，探究乘用车防撞梁设计的工艺内容和作用。

关键词：乘用车;平台化设计;防撞梁;工艺

0 引言

乘用车的平台化设计，决定着产品的外形和功能等，就比如现代、起亚系列的车型平台模块较多、车身结构多样。而丰田最新的TNGA模块化架构就相对比较合理、高效，能将最新的技术快速普及到各种车型的生产工艺中，车身强度通过结构优化得到加强。乘用车的防撞梁设计也是非常重要的部分，对车辆起着保护作用。在设计中，不同平台对工业内容以及设备的要求不一样，产品的质量也就不一样。在乘用车的现代化生产中，更加重视平台化的标准建设，针对每一个部件都有其特定的要求，就包括了防撞梁。

1 乘用车防撞梁

乘用车的防撞梁主要作用是减轻车辆受到碰撞时吸收碰撞能量的一种装置， 其结构就包括了：主梁、吸能盒、连接板，以此来减少撞击力对车身纵梁的损害，对车辆起到保护作用。在乘用车的防撞梁设计中，防撞梁的与屈服强度相对较低的吸能盒及连接板焊接，然后通过螺栓连接到车体的纵梁上。这样在车辆发生低速碰撞的时候，可以通过吸能盒溃缩吸收碰撞的能量。

乘用车防撞梁的结构设计的目的就是保证吸能盒可以吸收撞击能量，从车辆总体结构来讲，防撞梁是通过螺栓连接到车身。现在很多车型的防撞梁都加有泡沫缓冲区，能够在一定速度时发生碰撞起到缓解作用，减少碰撞对塑料保险杠的损害，具有降低维修成本的作用。同时还可以在一定程度上减轻对车内驾驶人和乘客的伤害。

2 乘用车防撞梁设计

乘用车的防撞梁总成，是车身第一次承受撞击力的装置，作为乘用车的重要构建，不仅对车辆具有保护作用，也能保护车内驾乘人员的安全。

2.1 前后防撞梁的设计性能

前防撞梁总成的碰撞性能需要满足碰撞的法规要求，在面对低速碰撞的时候，低速碰撞的国家标准时正撞速度为每小时四千米，车角碰撞速度为每小时2.5千米，要求在碰撞时，对车身、前防撞梁等不能有任何损坏，保险杠也不会发生变形。一般是将吸能盒设计成与纵梁在同一轴线上，表面产生弯曲变形，并且预设一些压溃筋，将一些容易损坏的部件，和车体的连接设计成可以拆卸的结构，减少维修的成本。针对高速碰撞，一般是将车身分为三个吸能区：中前吸能区是有防撞梁和吸能盒组成，利用的是强韧的吸能材料，以此来吸收撞击产生的能量。中吸能区是由纵梁和副车架组成，通过合理的变形达到吸能的效果;后吸能区是针对驾驶舱，可以有效的避开撞击中对车内成员不理的危险。三个吸能区是设置正面碰撞多层传力路径的基础，确保撞击能量的吸收与传递。

后防撞梁总成碰撞性能也需要满足碰撞的法规规定，低速碰撞的时候，其性能要求与前防撞梁的要求一致。在发生高速碰撞的时候，是后防撞梁社会及的性能要求：首先碰撞器撞击表面应该平坦，高度在800毫米以上，后防撞梁对后碰的主要贡献是利用吸能盒吸收能量，缓解碰撞的刚性变形，确保燃油箱周围的变形空间。

2.2 乘用车前后防撞总成设计要点

对于乘用车前后防撞总成的设计，首先需要根据市场法规和相应的标准来定义防撞梁总成的额性能，这就包括了法规前碰ODB的定义、前后防撞梁低速碰撞吸能等，还需要注意材料的敏感性。

然后是针对碰撞对前后防撞梁的布置，其高度是由纵梁的高度决定，如果高度匹配不合理会导致纵梁在碰撞中失去稳定，威胁车内人员安全。前后防撞梁的安装位置，需要满足上述碰撞要求的相容性原理，在发生正面撞击时，可以保护到车体。还有对于前后防撞梁与周边部件的间隙需要高于10毫米。

其次是防撞梁结构形式，前防撞梁其结构有：冷冲压拼焊的前防撞横梁，不需要单独生产线，可以选择用HC420/780DP或HC550/980DP材料。辊压成形的前防撞横梁，需要一条专用辊压线，其断面为箱体结构，材料选用HC420/780DP或HC550/980DP。还有热冲压的前防撞横梁铝制的前防撞横梁，他们综合成本较高，重量轻。后防撞梁横梁制造一般为冷冲压和铝制。

吸能盒的设计，在吸能盒上布置吸能筋，吸收能力，吸能筋的轴线需要垂直于受力方向，如果采用交叉筋需要考虑在交叉点的应力，最后还需要注意吸能筋沿对角线不知，深弯曲的零件上应垂直与零件的弯曲轴线。

2.3 常见防撞梁总成设计

目前对于乘用车防撞梁总成的设计，主要有几种：

铝合金防撞梁总成：

由图2 可知，铝合金防撞梁总成，其主梁、支架、吸能盒、背板都是采用铝合金型材，采用该型材，挤压模的成本比较低，而且零件比较轻。但是也需要注意一点，那就采用铝合金设计，综合材料成本比较高。

热成形+冲压防撞梁总成：

由图可知，该防撞梁的主梁采用热成形件，背板和吸能盒采用冲压件。这样的防撞梁设计，热成形零件的强度比较高，而且轻量化好。但是热成形模具的成本比较高，冲压件模具投入也比较多，综合成本比较高。

冲压防撞梁总成：

由图4可以看出，冲压防撞梁总成的主梁采用的冲压件，背板和吸能盒都是采用冲压件。这样的设计，相比较上一种结构设计热成形+冲压防撞梁总成，他的设备投入要少很多，而且冲压加工工艺也比较成熟，质量可以保证。但是采用冲压件，会涉及到大量的模具，模具的投入增多，成本增大。

辊压+冲压防撞梁总成：

辊压+冲压防撞梁总成，辊压件材料利用率高，但是生产线、模具等相关投入比较多，会增加成本。

3 结束语

文章主要是分析乘用车防撞梁的设计，在文章中通过对防撞梁的分析以及功能阐述，在防撞梁设计相关规范上，对防撞梁设计做了简單的分析。本次的分析相对比较基础，但是防撞梁的实际探讨远远不止这些，需要结合实际，加深研究。

参考文献：

[1]贾大海.乘用车复合材料防撞梁的性能研究[D].长安大学，2019.

[2]张君媛，刘茜，张乐.基于多工况的乘用车前防撞梁总成轻量化设计[J].汽车安全与节能学报，2017，8（03）：252-260.

[3]刘艳兵，卢俊康，许宝强，贾思武.乘用车平台化设计的工艺内容和作用[J].汽车零部件，2016（04）：40-44.

[4]张伟.汽车碰撞及防撞梁结构优化研究[D].西南交通大学，2012.