文章來源：海馬新能源汽車有限公司

1前言

隨著我國汽車銷量的快速增長，各類汽車碰撞事故不斷發(fā)生，車身碰撞安全顯得尤為重要。汽車前后防撞梁作為碰撞發(fā)生時首先接觸被撞物體的車身部件，其耐撞性對整車的被動安全性起到了關鍵作用。隨著純電動汽車保有量不斷增加，純電動汽車的碰撞安全性也越來越受到人們的關注。對千電動汽車而言，輕量化技術能夠有效降低能耗，提高續(xù)駛里程。純電動汽車前后防撞梁，不但要滿足車身碰撞要求，還需考慮輕量化，提高續(xù)駛里程。可以通過結構優(yōu)化和選用輕質材料，減輕前后防撞梁的重量，同時滿足整車碰撞要求。

2前后防撞梁作用

前后防撞梁是用來減輕車輛受到碰撞時吸收碰撞能量的一種裝置，作用主要用于中低速碰撞時有效吸收碰撞能量，減少維修成本，并能在一定程度上減輕對成員的傷害。其功能主要有：
(1)保護保險杠在低速碰撞過程中盡量不要破裂或者發(fā)生永久變形。
(2)保護車身骨架前后端縱梁在行人保護或者可維修性碰撞時不發(fā)生永久變形或者破裂。
(3)正面高速碰撞、后面高速碰撞時起到第一次的吸能作，用在偏置碰撞中不僅起到第一次吸能作，用還能起到碰撞過程中均衡傳遞受力的作用，防止車身左右兩側受力不均。

3前后防撞梁碰撞性能

3.1低速碰撞對前后防撞梁的性能要求
低速碰撞的國家標準GB17354—1998規(guī)定的正撞速度為4km/h,角碰撞速度為2.5km/h,對車身的要求就是車身本體、前防撞梁和吸能盒等不能有任何損壞，最好前保險杠不破裂或者發(fā)生永久變形。
乘用車15km/h低速后碰撞，后防撞梁總成抵擋損害，減小（或者避免）后縱梁、后地板損，害以減少維修成本。
3.2高速碰撞對前后防撞梁設計的性能要求
高速碰撞前吸能區(qū)主要由前防撞梁和吸能盒組成，利用強韌的吸能材料盡可能多地通過變形吸收因撞擊產生的巨大能量，同時利用結構上的受力連續(xù)進行左右分流并將能量向后面?zhèn)鬟f。
乘用車50km/h后碰撞，后防撞梁總成最大程度吸收碰撞能，量使得車輛后地板、后縱梁等各部分侵入量分布合理。

4前后防撞梁總成設計要點

4.1前后防撞梁總成設計
主要是根據市場法規(guī)和標準來定義前防撞梁總成的性能。法如規(guī)前碰ODB的定義、汽車前后防撞梁低速碰撞吸能、壓潰空間、C-NCAP試驗、ODB碰撞標準、整車性能等。為滿足這些要求，我們需要對汽車前后防撞梁的碰撞性能的敏感性，如：汽車前后防撞梁的布置高度、結構、壓潰空間、截面面積、材料等進行研究。
4.2整車碰撞對汽車前后防撞梁的布置要求
純電動汽車前后防撞梁的布置高度由前縱梁的高度來決定，如果此高度匹配不合理會導致前縱梁在碰撞過程中壓潰失穩(wěn)，導致前縱梁后端彎曲變形乘員艙侵入量過大。前后防撞梁的安裝位置，除需滿足上述碰撞要求外，還需考慮對對方車輛造成的傷害；需要根據車身高度，輪骰直徑的大小來綜合評定，一般車型的安裝高度在400-500mm左右，但如果超過520mm,則會對C-NCAP等相關碰撞試驗的成績造成影響。前防撞梁總成一般是螺接到前縱梁上，誤差積累大，同時車身前端安裝多個部件，故要求前防撞梁總成與周邊件的間隙在10mm以上。

5純電動汽車前后防撞梁結構形式

5.1前防撞橫梁結構形式
純電動汽車前后防撞梁總成一般由防撞梁本體、吸能盒、安裝板組成，部分車型還包含拖車鉤螺紋管，保險杠支架、大燈支架、傳感器支架，等如圖1。為降低維修成本，防撞梁一般采用螺栓連接固定在車身上。

前防撞橫梁的結構主要有鋼板沖壓拼焊結構和鋁合金型材結構。
鋼板沖壓拼焊結構主要有冷沖壓拼焊的前防撞橫梁、輾壓成形的前防撞橫梁、熱成型的前防撞橫梁。
吸能盒上一般需布置2至3條吸能筋，保證車輛發(fā)生碰撞時，吸能盒能按預定的軌跡被破壞而吸收撞擊力。A級車型吸能盒在X向長度一般120mm左右，A0級車型長度約在100mm。吸能盒Z向高度、Y向寬度與縱梁截面基本一致，偏差不大于5mm。吸能盒和縱梁中心軸線一致。
一般前拖車裝置采用螺接方式。理論上拖車裝置對稱中心線與機艙縱梁中心重合，或偏離距離越小越好。掛鉤或螺母套主要配合尺寸，根據整車裝備質量，確定拖車裝置所需要承受載荷，選擇合適的螺母套及拖鉤，不同車型可以通用。
鋁合金防撞梁總成，主要包括防撞橫梁、左右吸能盒、左右安裝基板、拖鉤套筒及支架等，如圖2。防撞橫梁主要將碰撞能量傳遞到吸能盒上，所以對橫梁強度要求比較高。通常鋁合金防撞橫梁斷面多為多腔形，以“日”字形(、“田”字形居多，料厚多為2.5mm,材料多采用6系鋁合金擠壓型材。吸能盒要選用具備較好吸能性的材料，例如常用的6063、6060，典型斷面為＂口”字形、“H”字形、六邊形等。基本料厚2.2mm至3.0mm?；搴屯香^套要求具有較高的承載能，力多采用6063、6082、6060等材料，基本料厚約4mm至5mm。


6前后防撞梁結構及碰撞仿真

前后防撞梁為滿足碰撞性能要，求需隨整車進行CAE建模，模擬仿真正面碰撞和后面碰撞，如圖4和圖5。根據碰撞前圍及地板侵人量和碰撞加速度值，判斷乘員艙和電池包安全，調整優(yōu)化防撞橫梁和吸能盒結構，使其滿足整車碰撞要求。

7前后防撞梁的工藝對比

橫梁冷沖壓拼焊：結構形式多為內板、外板焊接構成，可采用等截面或者不等截面設計，按需求靈活變化。
橫梁輾壓成型：相對于普通沖壓工藝，輾壓成型材料利用率較高、零件剛性好，可實現制作的零件屈服強度高，可達620兆帕以上；但是棍壓成型模具投人較大，批量生產量不大時單件成本會較高，同時由于輥壓工藝先沖孔再成型的工藝特點，零件孔位、型面精度一般比普通沖壓零件會差。
橫梁熱成型：相對于普通沖壓工藝，熱成型工藝零件剛性好，強度大，可實現制作的零件屈服強度高，可達1000兆帕以上；但是熱成型一次性設備投人很大，批量生產量不大時單件成本很高。
鋁合金型材工藝：鋁合金防撞橫梁主要是將擠壓型材經過鋸切、彎曲、銑削等工序加工成型后，再進行熱處理，最后焊接或螺栓連接而成。鋁合金防撞梁總成具體工藝過程如下：型材還料一鋸切一彎曲圖5后面碰撞仿真圖成型一沖孔修邊一焊接—清洗一時效處理一鉆洗切削一焊／裝接配一成品檢驗。鋁制的前防撞橫，需梁要專用設備及工，裝綜合成本較高，優(yōu)勢在于重量輕。

8純電動汽車前后防撞梁選擇

因純電動汽車整車重量比同級別燃油車，且重增加了電池包等電安全部件，考慮到輕量化，提高續(xù)駛里程，A00、A0級車型，受成本影響，前后防撞梁建議采用高強鋼冷沖壓拼焊結構，A級及以上級別車型，建議優(yōu)先選用鋁合金前后防撞梁。

9結束語

純電動汽車前后防撞梁，在根據市場法規(guī)、標準、整車布置、性能要求的前提下，還需參考整車級別、成本因素，通過合理的結構優(yōu)化，選用輕質材料，減輕前后防撞梁的重量，增加純電動汽車續(xù)駛里程，同時滿足車身碰撞安全和電安全要求。