《探析汽车保险杠设计与制造关键技术》
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[摘 要]近年来,随着世界汽车量不断提高,我国汽车制造业也得到了飞速发展,汽车保险杠的需求量不断上升.而在科技不断发展的当前,消费者对于汽车的安全性能要求也在不断提高.就目前对我国汽车市场的调查情况来看,汽车保险杠在质量方面存在明显的缺陷,对于汽车保险杠出现的缺陷,本章将从汽车保险杠设计制造方面进行分析和探讨.
[关键词]保险杠；设计；制造
中图分类号：U463.326 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）01-0144-01
1.汽车保险杠的组成
1.1汽车保险杠蒙皮系统
在汽车制造过程中,保险杠的蒙皮系统的主要组成材料是塑料,它不仅具有较高的硬度还对汽车有着一定装饰作用,汽车在行驶过程中,如果发生危险,保险杠的蒙皮系统具有良好的缓冲作用,不仅能够保证驾驶者的安全还能够保证汽车其他材料不受影响,因此,汽车保险杠蒙皮系统具有很重要意义.
1.2汽车保险杠的横梁系统
在汽车保险杠系统的组成中,横梁系统是汽车的安全系统,能够有效地将汽车在碰撞过程中的能量进行分散,同时还能够吸收大部分能量；汽车在碰撞的过程中,横梁以及纵梁能够有效地将汽车碰撞所产生的能量进行转移,保证驾驶者的安全,因此,在进行横梁设计的时候,相关的工作人员要做好主横梁的设计工作,这样才能够保证保险杠原件能够有效地进行撞击能量的吸收,同时,还能保证汽车其他零件的安全,通常来说,汽车保险杠的横梁重量应该占据汽车重量的0.30%,它所承受的拉强应该为1300-1600MPa,因此,在进行材料选择的时候,保证钢板材料的硬度.
1.3汽车保险杠吸能泡沫系统
在汽车保险杠系统组成中,泡沫系统具有良好的吸能作用,保证车身在撞击的过程中不会出现较为严重的变形,不仅能够有效地保证蒙皮系统,还能保证汽车的零件不会受到严重的损害,例如：车灯、后视镜等,另外,还能够有效地减小驾驶者所受到的冲击力；泡沫系统的制造材料是塑料粒子所发成的泡沫,在设计的时候,要对泡沫的密度以及其压缩的强度进行考虑.
1.4行人保护系统
随着科技的不断发展,许多智能系统已经应用到汽车中,例如：智能安全系统、行人安全系统等,汽车在行驶过程中,如果出现危险,行人保护系统可以能够有效地避免汽车在发生碰撞以后压倒行人的脚,在保险杠设计的时候,不仅要保护好行人系统的优化工作,还要注意相关配件之间的间隙,另外,还要减少汽车碰撞时,行人膝盖的弯曲度,只有这样才能够有效地降低碰撞对于行人的伤害.
1.5保险杠系统的核心功能
保险杠的安全设计对于汽车整体的质量具有重要的影响,因此,在设计的时候相关的工作人员要加强对于各个环节的配置优化,这样不仅能够有效提高汽车质量,还能保证驾驶者的自身安全.实际的设计过程中,要对于保险杠的操作规范性进行良好的控制,还要融入一些相关的设计理念,同时,还要不断地加大新型材料的应用这样才能进一步提高汽车的整体质量.
2.保险杠系统设计流程以及原料的选用
2.1基本保险杠系统设计流程
产品开发流程通常涵盖市场调研、产品规划、模拟计算、结构设计、批量生产等开发流程.保险杠系统的生命周期设计与开发同样遵循开发流程.因此基于DFX的理念,在概念设计阶段充分考虑后续设计以及产品形成和产品使用回收过程的各种影响.首先保险杠系统开发根据企业的产品战略,根据客户需求与最新设计理念进行设计,然后进行总布置分析、结构分析,再利用CAD软件进行初始结构设计与详细的结构设计与工艺分析以及可制造性分析,通过构建成本模型进行全生命周期的经济性分析,最终审核确认可行的设计方案.
2.2结构设计
对于保险杠的结构设计,截面分析,首先考虑保险杠与其他车身部件的连接关系,在满足总布置的前提下,进行安装结构的优化设计；然后进行保险杠的本体结构设计在结构设计前,与保险杠蒙皮造型需同步进行总布置分析,通过保险杠系统的Z向截面、Y向截面等空间截面设计来分析车辆碰撞的安全性通过总布置分析确认碰撞过程的硬点设计.
2.3装配设计与绿色设计
保险杠系统设计应综合考虑整体刚度,生产装配时须保证配合件尺寸精度.对于保险杠装配设计的固定可靠性以及可拆卸性,可通过CAE仿真工具来分析保险杠安装紧固所需要采用的固定方式与固定点数量.在产品概念设计阶段就需考虑产品装配与使用以及维护拆卸,通常运用DFA/DFD的设计理念完善产品开发过程.保险杠系统DFA/DFD的设计准则主要涵盖：安装/拆卸工作量最少；易于拆卸准则；与结构相关准则；易于分离准则.
2.4保险杠的材料选择
汽车保险杠通常位于汽车的两头位置,保险杠的设计需要考虑到防冲撞力的的情况.因此,保险杠设计的安全规范既要求保险杠的硬度能够承受一定的撞击力,同时还需要汽车保险杠在承受撞击后具有一定的韧性,确保汽车在行驶过程中的安全.然而,汽车保险杠属于汽车外部结构零件,还需要对汽车行驶的环境进行分析,这就需要对保险杠性能进行考虑.目前,由于汽车保险杠属于汽车外部装饰的一个方面,因此需要对保险杠外形、电镀等进行合理设计、尺寸要合理,以此确保保险杠收缩变形小和尺寸稳定性.
3.险杠模具材料的加工生产
近年来,汽车塑料模具生产力不断得到提高,模具生产工艺得到了较快的发展.注塑模作为模具生产中的主要材料.模具的生产与之相匹配的是模具的安全性能、从而结合新工艺来减少模具的生產周期,做到集团化批量生产,以适应当前模具市场的需求.
3.1分型面设计
分型面设计指的是模具上用以取出塑件和凝料的可分离接触面.根据产品的形状和复杂程度,可进行一个分型面或多个分型面设计.然而分型面的设计也直接影响产品的质量、模具的整体结构、工艺操作等.分型模具选择注意事项如下：1、首先应当根据汽车保险杠的最大设计尺寸来设计模具；2、需要对产品的脱模过程考虑,在对模具进行开模后,应保留在动模处；3、必须严格按照规定对产品的精度尺寸进行规定,分型面避免在模具比较光滑的一侧设计,减少模具造型对美观的影响.同轴度模具部分尽量在同侧平面内进行设计,满足模具产品轴度的基本需求；4、需考虑模具的侧向抽拨距离,在选择分型面时要将抽芯或分型距离的方向置于开合模具的方向,分型后芯尽量使用短抽拨距离；5、排气管设计中,应当在分型面的尾端进行融塑料设计,满足型腔内的气体的排放空间.
3.2脱模设计原理
在对保险杠进行脱模机构设计过程中需要注意以下几点：1、尽可能在动模的一端位置进行单项脱模,为注塑机进行产品加工提供便利通道,尽量食用单一、简便的模具结构；2、在成品被推出时,要保证成品质量.因此,需要在成品上选择正确的推出位置,结合受力特点进行测试；3、推出部位尽量选择隐蔽部位,避免对成品的美观造成影响,同时应当保证推出面的平整；4、推出机构需要对可靠性特点进行充分验证,其硬度和防撞等级需要达到标准,并能克服脱模造成的阻力.
结语
汽车保险杠从设计到制作的整个过程都对产品质量起着关键性影响.设计保险杠应严格遵循设计要求,降低产品的开发成本,进一步提高产品设计质量,制造出更优秀的产品.
参考文献
[1]张国雄.机械制造业的持续发展之路[J].世界制造技术与装备市场,2011.
[2]王萍,周希泉.汽车保险杠的设计开发[J].现代零部件,2011.
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关键技术引用文献:
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