MUX防滚架

防滚架数据

  • 防滚架结构:参照汽联比赛规则设计,完全可拆卸
  • 材料:4130合金管,主体规格44.45×2.5,辅助规格38.10×2.0
  • 焊接方式:氩弧焊,满焊
  • 理论重量:48kg

设计方案

这款MUX的可拆卸防滚架是越野媒体的朋友委托制作的,打算批量生产,春节之前我们就开始沟通相关的设计方案,参考了欧洲一些可拆卸的防滚架的制作方式,也看了一些国内做的可拆卸的越野车防滚架。比较下来发现,欧洲的可拆卸防滚架可拆卸的结构比较简单,强度为首要考虑,连接方式也不复杂,拆装简单,对制作精度要求还好,无论是结构还是焊接都没有太多花哨的东西,和张扬的老美完全不是一个风格。

国内做的号称符合汽联认证的可拆卸防滚架可拆卸的结构主要是用老美改吉普用的比较多的抱式接头,拆装没有什么问题,只是看起来不是那么利索。

我们最终定下来的设计方向是,首先从结构和防滚架材质上保证防滚架的强度,结构完全参照汽联标准,即使多几个快拆接头也不能妥协,钢管全部采用4130合金管。

快拆接头没有采用欧洲的方式也没有采用吉普的抱式接头,而是比较紧凑的扣合快拆接头,扣合面做了小斜面,螺丝松掉自动散开,老美那种直角设计的快拆接头大多存在咬死的问题,单独拆装都会卡死,更不要提焊接之后了。

快拆接头一定要用氩弧焊来焊接,焊接完成后颜色会非常好看,这是一台嘉年华ST的可拆卸防滚架上的快拆接头。

车子准备

我们制作可拆卸的防滚架是不需要车子在现场。

但是需要有车子的三维点云参照设计,这款车之前没有扫过,因此还是需要找台车扫描一下。朋友的车子在北京,不方便过来,还好联系到了江铃厂家,直接从4S店借了一台试驾车过来扫描。准备工作比较简单,前排座椅拆掉,门边胶条取下来,AB柱下面需要安装的位置地板露出来,然后就可以扫描了。

三维点云扫描及数据处理

这台车是在我们工厂扫描的,三维扫描主要使用了摄影测量和结构光扫描设备,整个扫描过程花了2,3个小时,结构光扫描设备体积有点大,空间紧张的位置不能完全覆盖,扫描的数据有些残缺,不过不影响防滚架的设计。


其实逆向设计才是刺果果的现实,理论上平行的面拟合出来肯定是不平行的,理论上相交的中心线肯定是交不到一块的,由于各种限制,拿到的点云数据很少有完整的。

点云扫描出来数据量比较大,一台车的内部扫描出来的点云一般有几千万的点,使用之前需要对点云进行过滤,精简,面片化,面片化的三维数据看起来更接近实物。

处理好的点云数据导入到逆向软件里提取关键参照特征设计防滚架,这个过程最复杂,虽然我们开发过十几款车的防滚架,参照的是同一个国际汽联标准,每台车的细节差异还是需要谨慎对待。特别是安装点的选择,尽可能的少破坏内饰,还要保证座椅的前后调节空间。

为了最大限度的保护车上的驾乘人员,防滚架和车身越贴合越好,在有点云的情况下,防滚架AB柱和车身的贴合度在软件里都可以直观的看到,不需要现场反复到车上试。

结构设计

AB柱和头顶上的几根管位置和形状确定下来之后图纸转换到三维设计软件里做细化,这一步是为后期加工做准备,比如钢管相交的位置如何断开,还有和车身连接的钣金件,相交钢管之间的包角如何设计,快拆接头断开的位置,这一步结束后防滚架就定型了。

最终做出来的防滚架和这个图纸一致,我们说的一致包括结构一致,尺寸一致。防滚架上大部分尺寸很难用卷尺量准,不过我们有三维扫描。弯管或者防滚架制作完成后进行三维扫描,然后和原始设计图纸进行比对,关键位置的尺寸偏差测量只是点几下鼠标的功夫。

防滚架图纸确定下来,设计还没有结束,可拆卸的防滚架在车外焊接,需要独立的焊接夹具,焊接完成后再装车,批量制作没有什么困难。这么大个的架子设计焊接夹具稍微有些难度,不过比大学生方程式的车架焊接还是简单不少,一般我们在一天内可以完成夹具的设计和制作。

弯管图纸结合积累的弯管统计数据出弯管加工工艺图,半自动的液压弯管机弯管,弯管尺寸偏差可以控制在5mm以内,角度0.3度以内,这些尺寸我们都可以测量。

钢管坡口图纸继续整理,整理出来的图纸直接导入到数控等离子切割机里,一根钢管的坡口正常加工时间10秒钟,一套防滚架通常都是出图三个小时,坡口加工十分钟。

单间的弯管的坡口目前还是采用优雅而古老的剪纸工艺来保证。

包角钣金和安装钣金激光切割加工,包角做翻边加强处理。我们不鼓励工人自己动手制作这种简单的配件,费时费力,还不好看。工人有时间不如把焊接做的更漂亮,或者把数控车床玩的更溜。

然后就是漫长的焊接过程了,其实焊接钢管车车架我们已经轻车熟路,只是可拆卸的防滚架比较费功夫,凡是需要断开的钢管都要上下两遍,先做好坡口,放在夹具上定位,没有问题取下来放快拆接头,然后再定位,焊接,这么一个防滚架上有10个快拆接头,整整做了两天。

下面是成品图。

后续

这款防滚架实际装车发现侧面和座椅有些干涉,主要是座椅一直向前调整的时候,因为扫描数据里没有座椅,所以不知道实际座椅的尺寸和位置,为了解决这一问题,整体结构又调整了十来次,反复和蒋波沟通,然后做了第二个版本。

因为两次扫描车身数据缺失,我终于下决心投巨资购买了一套手持激光三维扫描仪,扫描车身时候一些狭小的位置可以很方便的照顾到,所以获取到的三维点云会更完整,后期设计防滚架会更精准。

除了解决这一功能性问题之外还把这套防滚架的按照方式调整了一下,原来需要在车身打孔,现在直接用连接件固定在前排座椅的螺丝上,也就是安装不需要动车身。

第二个版本的制作还改进了焊接工艺,见图。

蒋波无尽的探索录制的视频,有更详细的介绍。