皮卡后保險(xiǎn)杠的設(shè)計(jì)

余坤，趙超越

(丹東黃海汽車(chē)有限責(zé)任公司，遼寧丹東 118009)

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皮卡后保險(xiǎn)杠的設(shè)計(jì)

余坤，趙超越

(丹東黃海汽車(chē)有限責(zé)任公司，遼寧丹東 118009)

皮卡后保險(xiǎn)杠是皮卡的重要外觀和功能件。針對(duì)皮卡后保險(xiǎn)杠的設(shè)計(jì)及工藝篩選關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，指出了造型、結(jié)構(gòu)等對(duì)其品質(zhì)的影響，總結(jié)了皮卡后保險(xiǎn)杠的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)。

皮卡；后保險(xiǎn)杠；設(shè)計(jì)要點(diǎn)；注意事項(xiàng)

0　引言

皮卡后保險(xiǎn)杠對(duì)皮卡具有防護(hù)功能，使車(chē)身、底盤(pán)等零部件不外露，使外觀件的配合達(dá)到整車(chē)效果，并為其他系統(tǒng)提供安裝結(jié)構(gòu)，特別是對(duì)人裝卸貨物及上下貨箱提供必要的平臺(tái)，其設(shè)計(jì)及工藝有別于轎車(chē)后保險(xiǎn)杠。

1　后保險(xiǎn)杠風(fēng)格形式

皮卡后保險(xiǎn)杠(圖1)主要有兩種風(fēng)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(pán)車(chē)架相連，此種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且成本低廉，但與整車(chē)外觀不協(xié)調(diào)。(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(cè)圍自然過(guò)渡，并與腔內(nèi)鈑金支撐骨架螺接，支撐骨架由多個(gè)鈑金件連接組成，其總成支架與車(chē)架螺栓連接，作者將重點(diǎn)描述對(duì)此種后保險(xiǎn)杠。臺(tái)階式后保險(xiǎn)杠區(qū)別于平臺(tái)式的單一踩踏平面，人可分步逐級(jí)踩踏上后保險(xiǎn)杠，符合人機(jī)與外觀雙重要求。

圖1　臺(tái)階式后保險(xiǎn)杠整車(chē)裝配

2　后保險(xiǎn)杠外觀造型工程可行性分析

根據(jù)整車(chē)效果圖做出油泥模型并由掃描面繪制出A面，然后對(duì)后保險(xiǎn)杠外觀造型進(jìn)行工程可行性分析，首先要保證它符合汽車(chē)的強(qiáng)制法規(guī)，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(zhí)行的汽車(chē)行業(yè)推薦標(biāo)準(zhǔn)。皮卡作為載貨車(chē)型要求其較轎車(chē)具有更好的通過(guò)性。針對(duì)同一車(chē)型的多種規(guī)格車(chē)胎，選用小半徑輪胎作為分析對(duì)象，將整車(chē)3D掃描面投影在XZ面上，通過(guò)輔助線測(cè)出影響整車(chē)通過(guò)性的接近角、離去角和通過(guò)角，例如前期定義3個(gè)角度分別大于30°、25°和20°，圖2(a)中的3個(gè)測(cè)量角度分別為31°、26°、22.6°，則后保險(xiǎn)杠滿足定義要求。影響皮卡前后泊車(chē)一個(gè)重要因素是前后杠的最小離地間隙，此二因素與整車(chē)的接近角、離去角具“正比”關(guān)系，通過(guò)更換大半徑車(chē)胎或優(yōu)化保險(xiǎn)杠下部A面與地面位置關(guān)系都可實(shí)現(xiàn)。

A：我認(rèn)為企業(yè)嘗試智能化生產(chǎn)要考慮兩點(diǎn)，第一，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)的可能性，第二，現(xiàn)階段是否真的需要智能化生產(chǎn)。很多企業(yè)存在一個(gè)認(rèn)識(shí)誤區(qū)，認(rèn)為智能化一定是好的，于是投入大量資金購(gòu)買(mǎi)智能化設(shè)備，但是收獲甚少。企業(yè)進(jìn)行智能化生產(chǎn)投資時(shí)，需要對(duì)整個(gè)行業(yè)有一個(gè)宏觀的認(rèn)知，再去考慮可能性，如果最后評(píng)估認(rèn)為企業(yè)能夠獲得收益，方能進(jìn)行智能化生產(chǎn)的投資。簡(jiǎn)單地說(shuō)，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(shí)機(jī)，太早太遲都不可以，不能人云亦云，要根據(jù)自己的能力、需要和可產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益去評(píng)判，是否進(jìn)行智能化改造。

圖2　整車(chē)通過(guò)性校核、拖車(chē)鉤布置及后杠踩踏高度圖

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)拖車(chē)鉤布置進(jìn)行可行性分析(圖2(b)所示拖車(chē)鉤布置)，保證拖車(chē)中拖車(chē)?yán)K在上下10°和左右30°內(nèi)擺動(dòng)，與后保險(xiǎn)杠無(wú)干涉且保留有大于5 mm的安全運(yùn)動(dòng)間隙。圖2(b)中Z向間隙為9 mm,滿足要求。

前保險(xiǎn)杠與車(chē)身的連接幾乎是零間隙配合，若后保險(xiǎn)杠與貨箱X向間隙也為0，則實(shí)際裝車(chē)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，一般設(shè)定后保險(xiǎn)杠與貨箱X向間隙為10～15 mm。

后保險(xiǎn)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(chē)后部造型影響，若其與標(biāo)準(zhǔn)高度偏差較小，可適當(dāng)放寬人機(jī)踩踏高度標(biāo)準(zhǔn)。后保險(xiǎn)杠一階踏板高度人機(jī)數(shù)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(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)組成

3.1鈑金骨架結(jié)構(gòu)

圖3　后保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)組成圖

后保險(xiǎn)杠總成主要包括注塑主體、注塑踏板和鈑金支撐骨架,見(jiàn)圖3。

施工質(zhì)量是施工企業(yè)的生命線，在科技不斷發(fā)展，四新產(chǎn)品不斷問(wèn)世，施工技術(shù)日新月異的今天，如何有效地實(shí)現(xiàn)三大控制，確保施工質(zhì)量，是每個(gè)企業(yè)孜孜以求的關(guān)鍵工作。在水利工程施工企業(yè)中，按照“PDCA”管理方法進(jìn)行工程質(zhì)量的控制和管理，做實(shí)做細(xì)每一項(xiàng)工作，嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)劃，安全警鈴長(zhǎng)鳴，嚴(yán)格檢查，落實(shí)整改，及時(shí)總結(jié)，就可以實(shí)現(xiàn)工程預(yù)期的目標(biāo)。

總成支架被夾在橫梁與托板之間(見(jiàn)圖3)，橫梁和總成支架是主要加載對(duì)象，可采用承載能力強(qiáng)的矩形截面管，而矩形截面管材無(wú)法做彎曲等特征造型，故可用兩個(gè)U形截面管對(duì)插焊接后的管材替代?？紤]總成支架螺栓的操作空間，其連接車(chē)架部位需焊接疊加隨形沖壓鈑增加強(qiáng)度(見(jiàn)圖4)。前后保險(xiǎn)杠共有的難點(diǎn)就是翻轉(zhuǎn)，而后保險(xiǎn)杠承載更易產(chǎn)生此問(wèn)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(xiǎn)杠的Y向軸翻轉(zhuǎn)。為減輕骨架質(zhì)量且不影響強(qiáng)度，可將鈑金骨架做凹凸特征后開(kāi)孔減料。

粒粒開(kāi)了一個(gè)博客，也注冊(cè)了微博，每天會(huì)寫(xiě)一些心情上去，包括對(duì)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(huì)有愛(ài)情的容身之地嗎？浪漫，是愛(ài)情中最美好的硬件嗎？

圖4　骨架工裝

注塑件包括后保險(xiǎn)杠本體、踏板和搖把孔蓋(見(jiàn)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(kāi)孔卡接配合。分體踏板由中部一階踏板和兩側(cè)二階踏板共計(jì)3塊塑板構(gòu)成(見(jiàn)圖1、圖3)，單體踏板自成臺(tái)階，可減少模具數(shù)量和成本，但與分體踏板的裝配方式一樣。單體踏板長(zhǎng)度大于1.6 m，自身卡扣就超過(guò)20個(gè)，因部件面差、零部件變形等因素影響，相對(duì)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(jù)實(shí)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(shí)現(xiàn)。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(bǔ)部分間隙誤差。

備胎搖把橫縱跳動(dòng)半徑約15 mm，所以一般搖把孔蓋設(shè)計(jì)成半徑或邊長(zhǎng)為20 mm的圓蓋或方蓋。在搖把孔蓋一邊做一個(gè)0.5 mm×10 mm的邊縫，可用“一字”螺絲刀沿縫撬起。

后保險(xiǎn)杠主要承擔(dān)人上下貨箱時(shí)的踩踏力，為了解后保險(xiǎn)杠應(yīng)力水平及應(yīng)力分布趨勢(shì)，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)，設(shè)計(jì)中需對(duì)后保險(xiǎn)杠總成進(jìn)行靜強(qiáng)度分析，由于總成中塑件遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于骨架的質(zhì)量及強(qiáng)度，故可忽略不計(jì)。

3.2注塑件結(jié)構(gòu)

注塑本體的非承載面本身也存在內(nèi)應(yīng)力和熱變形隱患，須分段采用小支架固定。針對(duì)不同結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度的注塑本體，下部非踩踏部分需用3～5個(gè)此類型支架加以固定，考慮運(yùn)輸與包裝的問(wèn)題，一般支架與橫梁連接都采用螺栓固定。

對(duì)大長(zhǎng)度的單體踏板，必須模擬裝配作業(yè)，主要考慮貨箱門(mén)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(yè)、企業(yè)主管部門(mén)是介于政府與學(xué)校、企業(yè)之間的機(jī)構(gòu)，既要發(fā)揮橋梁紐帶作用，又要監(jiān)督企業(yè)對(duì)《辦法》的落實(shí)。要積極配合政府及相關(guān)行政部門(mén)，在校企合作系統(tǒng)工程中扮演協(xié)調(diào)者、監(jiān)管者、促進(jìn)者的角色。二是要發(fā)揮督導(dǎo)作用，行業(yè)、企業(yè)主管部門(mén)既是企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，也是校企合作機(jī)制的制定者。要針對(duì)企業(yè)參與校企合作途徑不暢的短板，采取相應(yīng)措施，拿出具體解決辦法，使企業(yè)充分了解并履行應(yīng)盡的責(zé)任與義務(wù)，主動(dòng)配合政府主導(dǎo)的監(jiān)管績(jī)效考評(píng)。同時(shí)，按照校企合作年度“責(zé)任報(bào)告”，進(jìn)行具有行業(yè)特點(diǎn)的監(jiān)管，考核與支持并舉，引導(dǎo)、落實(shí)企業(yè)主動(dòng)參與、承擔(dān)培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任。

教育在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)中的地位日趨重要，教師的作用日益增強(qiáng)，教師的質(zhì)量受到普遍關(guān)注。只有教師的教育專業(yè)水平的不斷提高才能保證高質(zhì)量的教育水平，才能培養(yǎng)出高素質(zhì)的人才。

表5所示試驗(yàn)3組血清中IgG和IgM含量顯著高于試驗(yàn)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(wú)顯著差異（P＞0.05）?？傮w來(lái)看，試驗(yàn)2、3、4組血清中IgG、IgM和IgA含量都高于試驗(yàn)1組。

踏板上防滑紋的凹凸設(shè)計(jì)不能過(guò)于密集，凸臺(tái)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(guò)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(qū)組裝固定，總成支架與車(chē)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(shí)返裝。對(duì)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(xiǎn)杠調(diào)整間隙設(shè)計(jì)

皮卡鈑金貨箱相對(duì)于車(chē)架的X和Y向竄動(dòng)量可達(dá)到6 mm，實(shí)際裝車(chē)中，為避免X向干涉，可將后保險(xiǎn)杠在X負(fù)向上作一定的可竄動(dòng)量；而Y向上保險(xiǎn)杠與貨箱側(cè)圍尾部間隙的左右不均是影響外觀主要問(wèn)題點(diǎn)，因貨箱和車(chē)架可調(diào)整性差，故將后保險(xiǎn)杠作為主要調(diào)整對(duì)象，調(diào)整要求方便快捷，將總成中的塑件本體作為Y向移動(dòng)調(diào)整對(duì)象，本體與骨架連接孔變?yōu)樾涂鬃鳛檎{(diào)整孔(圖5中管狀橫梁)，因本體相對(duì)質(zhì)量小，摩擦阻力小，所以在整車(chē)裝配線上其調(diào)整方便。針對(duì)簡(jiǎn)化橫梁沖壓板結(jié)構(gòu)的后保險(xiǎn)杠調(diào)整，可將注塑本體與橫梁固定后的結(jié)合體作為Y向調(diào)整對(duì)象，橫梁上與總成支架的連接孔作為調(diào)整孔，雖結(jié)合體質(zhì)量大，但只有4個(gè)調(diào)整孔(圖5中輕量化鈑金橫梁)，操作起來(lái)相對(duì)容易。

圖5　后保險(xiǎn)杠Y向竄動(dòng)示意圖

5　靜強(qiáng)度校核分析

為簡(jiǎn)化骨架結(jié)構(gòu)并減重，可將托板與橫梁合為一體沖壓鈑(見(jiàn)圖5、圖6)，為不影響更改結(jié)構(gòu)后的強(qiáng)度，可對(duì)鈑金加厚或更換高強(qiáng)材料，例將DC01改為A510L，最后綜合分析成本和技術(shù)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(chē)架的螺栓連接未降低建模的復(fù)雜關(guān)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(xiǎn)杠連接的車(chē)架部件主要為焊接件，可將焊點(diǎn)數(shù)量直接導(dǎo)入CAE前處理軟件中，轉(zhuǎn)化為3D點(diǎn)。

在靜態(tài)分析中輸入連接件所用的鈑金材料及對(duì)應(yīng)材料的力學(xué)特性(彈性模量、泊松比、密度、屈服強(qiáng)度)，建立約束條件，最后在相應(yīng)的部位輸入載荷，根據(jù)實(shí)際踩踏情況，可分為中部一階踏板加載、兩側(cè)二階踏板中的一側(cè)加載，加載極限載

荷設(shè)定為人均基本重力750 N的二倍1 500 N(圖6)。輸出保險(xiǎn)杠的位移云圖和應(yīng)力云圖，各部件的應(yīng)力須小于對(duì)應(yīng)材料的屈服強(qiáng)度。設(shè)置位移變形目標(biāo)值，若位移變形量小于目標(biāo)值，則達(dá)到設(shè)計(jì)要求；若應(yīng)力和位移變形量不在目標(biāo)值范圍內(nèi)，則應(yīng)及時(shí)優(yōu)化保險(xiǎn)杠及其相關(guān)配件結(jié)構(gòu)或材料。

圖6　輕量化(骨架)后保險(xiǎn)杠加載示意圖

若有與分析的保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)類似的成熟產(chǎn)品，可進(jìn)行強(qiáng)度對(duì)比，并針對(duì)成熟產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)來(lái)對(duì)云圖中數(shù)值進(jìn)行客觀的判讀和解讀。

6　結(jié)束語(yǔ)

皮卡后保險(xiǎn)杠設(shè)計(jì)需綜合考慮材料、結(jié)構(gòu)、載荷、間隙等問(wèn)題，前期設(shè)計(jì)和工藝分析對(duì)后續(xù)的生產(chǎn)有著至關(guān)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(chē)內(nèi)外飾設(shè)計(jì)與實(shí)戰(zhàn)法[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010：258-259.

【2】牟雪雷，李翠萍，胡遠(yuǎn)航，等.汽車(chē)側(cè)踏強(qiáng)度的有限元分析[J].汽車(chē)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(xué)本科，工程師，研究方向?yàn)槠?chē)內(nèi)外飾。E-mail：420939080@qq.com。

U463.83

B

1674-1986(2016)08-052-03