保險杠設(shè)計規(guī)范

1、XXXXX有限公司保險杠設(shè)計規(guī)范編制：校對：審核：批準(zhǔn)：XXXXX有限公司 發(fā)布2015-08-05 發(fā)布2015-08-10實施目錄1 簡要說明 32 設(shè)計構(gòu)想 42.1 前后保險杠開發(fā)周期 42.2 滿足法規(guī)要求 42.3 安裝布置及斷面分析 92.3.1 功能定義及安裝構(gòu)想 92.3.2 典型斷面分析 102.3.3 安裝強度分析： 113.保險杠的材料及結(jié)構(gòu) 133.1 保險杠材料的選擇 133.2 保險杠結(jié)構(gòu) 133.3 我司現(xiàn)有車型保險杠結(jié)構(gòu) 134 保險杠設(shè)計注意事項 154.1 保險杠在設(shè)計結(jié)構(gòu)中需注意的問題 154.2 保險杠的設(shè)計經(jīng)驗值 175 間隙、公差分析 185.1

2、大燈同前保險杠間隙 185.2 保險杠同翼字板間隙 185.3 保險杠同前格柵的間隙 185.4 保險杠本體同緩沖塊 186 制造工藝可行性（要求供應(yīng)商確認(rèn)） 186.1 工藝分析方法 186.2 工藝方法 187 主要性能要求 187.1 材料試驗要求 187.2 性能試驗要求 187.3 油漆涂層試驗 198 失效模式 191 簡要說明保險杠屬于安全件。在車輛碰撞時起到吸收碰撞能量，降低對人體的傷害程度的作用。其主要功能有： 、保護功能，在汽車發(fā)生縱向及角部碰撞時，保險杠應(yīng)能吸收部分能量，以保護車身，整 車照明系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、發(fā)動機蓋、行李箱蓋等；行人保護功能，在保險杠內(nèi)裝防撞梁和緩 沖塊

3、，更好的保護行人碰撞時小腿的傷害值； 、裝置功能，在保險杠上，有的裝置著燈具、雷達(dá)、牌照架及牌照等件，要給予足夠的空 間和裝置條件；為車輛冷卻系統(tǒng)提供換氣通道； 、美化功能； 、提高空氣動力特性， 保險杠正面迎風(fēng)面積較大，對空氣動力特性的影響也大。 前保險杠的最佳化設(shè)計對減小正面迎風(fēng)阻力系數(shù)和升力系數(shù)效果明顯。 側(cè)視圖方向上， 矩形斷面保險杠的阻力最大，凸形斷面的保險杠阻力較小。類似于側(cè)視圖凸形斷面的保險杠俯視圖形狀上， 應(yīng)消除棱角與修飾端頭形狀， 以求同車身本體形狀相匹配， 這樣可以減少氣流剝離和渦流的產(chǎn)生。 另外， 保險杠的前端向前延伸可以減小阻力和升力，保險杠與車身本體間隙不宜大。 在前

4、保險杠下部設(shè)置阻風(fēng)板一類的形狀， 也對改善空氣動力特性有作用。保險杠底部導(dǎo)流板，改善空氣動力特性2 設(shè)計構(gòu)想保險杠在設(shè)計時一般主要考慮外觀上的整體效果， 以達(dá)到造型的目的， 所以對于保險杠 的安裝方式大多是由設(shè)計公司提出粗略的結(jié)構(gòu)， 而具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計是由供應(yīng)商和整車制造商 相互配合完成， 從而使保險杠的結(jié)構(gòu)符合制造和安裝工藝。 對于車身附件工程師來說安裝結(jié) 構(gòu)的確定無疑是最重要的， 所以在與設(shè)計公司及供應(yīng)商確定保險杠結(jié)構(gòu)時必須要仔細(xì)考慮制 造，安裝，噴涂等眾多的因素，除此之外還要考慮相關(guān)的法規(guī)要求以及標(biāo)準(zhǔn)。保險杠材料的選擇是實現(xiàn)其功能的首要條件。一般采用 PP+EPDM(PE) 類材料，使保險

5、 杠具有一定的彈性，可以吸收部分碰撞能量。2.1 前后保險杠開發(fā)周期前后保開發(fā)周期序號內(nèi)容工作日匯總1外型面及邊界的輸入222供應(yīng)商完成內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計14163數(shù)據(jù)的整改、到發(fā)放數(shù)模確認(rèn)單20364模具的開發(fā)75-9095-1265首批試模樣件送樣10105-1366修模30135-1667工裝樣件3138-1692.2 滿足法規(guī)要求1、汽車保險杠的位置尺寸 ：JB 788 滿載情況下的接近角和離去角2、汽車前后端保護裝置 ：GB 17354-1998 ；ECE R42車輛在按規(guī)定的條件和規(guī)程進行碰撞試驗后，車輛應(yīng)能滿足下列要求：(1) 照明和信號裝置應(yīng)能繼續(xù)正常工作并清晰可見。如果出廠時安裝好

6、的照明裝置失調(diào)， 允許進行調(diào)整以符合規(guī)定要求，但只限于采用常規(guī)的調(diào)整方法。如果燈絲折斷，應(yīng)允 許更換燈泡。(2) 發(fā)動機罩，行李箱蓋和車門應(yīng)能正常開閉，車輛的側(cè)門在碰撞的作用下不得自行開啟。(3) 車輛的燃料和冷卻系統(tǒng)應(yīng)無泄漏，不發(fā)生油，水路堵塞，其密封裝置與油，水箱蓋亦 應(yīng)能正常工作。(4) 車輛的排氣系統(tǒng)不應(yīng)有妨礙其正常工作的損壞或錯位。(5) 車輛的傳動系統(tǒng)，懸架系統(tǒng)(包括輪胎) ，轉(zhuǎn)向和制動系統(tǒng)應(yīng)保持良好的調(diào)整狀態(tài)并能 正常工作。3、碰撞性能要求： 2.5MPH BUMPER (ECE R42)前 / 后保險杠碰撞高度要求4、汽車外部突出物： GB 11566-200X ；EEC 79

7、/488 ，EEC 74/483,ECE R26 保險杠兩端應(yīng)向車身表面彎曲， 如果保險杠時嵌入式或與車身結(jié)構(gòu)形成一體或保險杠端 部向內(nèi)彎曲但不能被直徑為 100mm的球體所接觸， 并且保險杠端部和附近的車身表面之間的 間隙不超過 20mm，則認(rèn)為滿足要求。保險杠上的元件所有朝外的剛性表面的圓角半徑應(yīng)不小于5mm。上述要求不適用于保險杠上的鑲嵌件或裝在保險杠上但凸出高度小于5mm的零件，尤其是前照燈洗滌器的連接蓋及噴嘴， 這些零件向外的角應(yīng)是鈍角， 但凸出高度不足 1.5mm的零 件除外。5、行人保護性能要求： EEC 70/156行人保護碰撞區(qū)域下圖 a 為保險杠 ,發(fā)蓋間偏置量 ,b 為吸

8、能塊 ,c 為緩沖橫梁 ,d 為保險杠下護板；根據(jù)經(jīng)驗 值,a 的最小尺寸為 75mm. 。7590MM ，橫梁與保險杠 間均有一定的內(nèi)部緩沖空 ，利于行人保護，上下圖為保險杠防撞梁上的輔助行人保護裝置。 根據(jù)行人保護橫梁位置的經(jīng)驗值： 橫梁在高度 上中心線保持在 494mm 左右。當(dāng)橫梁設(shè)計高度較高 494mm ，橫梁上增加行人保護小腿保 護輔助裝置。行人保護小腿保護輔助裝置6、汽車和掛車號牌板（架）其位置：GB 15741-1995 ； EEC 70/2222.3 安裝布置及斷面分析2.3.1 功能定義及安裝構(gòu)想設(shè)計保險杠前先要確定它除了常規(guī)的緩沖保護功能和裝飾功能外，還有哪些要求，主 要

9、都是一些其他零件如霧燈、雷達(dá)、大燈清洗機構(gòu)等在保險杠上的安裝要求。2.3.2 典型斷面分析保險杠有 4 個較為典型的斷面，能反映重要的外觀間隙和內(nèi)部緩沖空間。1、 ZX 平面所截斷面：該斷面能夠反映保險杠與前艙蓋（后背門）的間隙，反映中間部分的緩沖空間。2、左/ 右車角與 ZX面成 60度夾角的平面所截截面車角截面能夠反映保險杠與大燈（后尾燈）的間隙和車角處的緩沖空間。3、平行于 XY 平面的面所截的斷面保險杠緩沖塊該斷面可以反映保險杠與鈑金 （翼子板或者前門或者側(cè)圍外板） 的配合間隙， 保險杠與鈑金 的配合面差，及內(nèi)部緩沖空間。2.3.3 安裝強度分析由于保險杠比較大，重量都比較重，設(shè)計時要

10、考慮Z 向支撐要足夠，防止保險杠下垂。另外， 由于保險杠自身重量較重， 又因為是外觀油漆件通常不益做內(nèi)部加強筋， 可以通過增 加底部或中部的安裝點和保險杠自身加強結(jié)構(gòu)來防止因保險杠自重而產(chǎn)生的下垂變形。在保險杠上部加臺階， 加強保險杠抗變形能力， 防止支撐點之間沒有支撐的部分因為自重而下垂變形。3.保險杠的材料及結(jié)構(gòu)3.1 保險杠材料的選擇隨著汽車工業(yè)的發(fā)展， 全金屬保險杠越來越不適應(yīng)現(xiàn)代汽車在輕量化、 高機能化以及與 車體造型一體化等方面的要求。 作為鋼鐵件的替代產(chǎn)品， 汽車塑料保險杠以其造型美觀， 重 量輕，易于成型，耐腐蝕，成本低，綜合機械性能良好，且容易實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)點在汽 車行業(yè)

11、占據(jù)了一席之地。 保險杠材料要求在較寬的溫度范圍內(nèi)剛性好， 耐沖擊性能好， 尺寸 穩(wěn)定性好，耐溶劑性好，涂裝性能好。(1) 彈性體的選擇；(2) PP 基樹脂的選擇；(3) 抗熱氧老化劑的選擇；(4) 抗紫外線劑的選擇等；3.2 保險杠結(jié)構(gòu)M1類車保險杠要求滿足 GB17354中規(guī)定的低速碰撞要求，它們的共同特點是都有能量 吸收體。這類保險杠一般由面罩、能量吸收體、骨架及連接件組成。常見吸能體形式： 簡筒結(jié)構(gòu)能量吸收式，這種能量吸收裝置利用機械油等液體和在高壓下像硅酮橡膠那樣 的顯示液體性質(zhì)的材料， 通過偏移時產(chǎn)生粘性阻力吸收沖擊能， 吸能率高。 其特點是保險杠 突出車身外的量小、 耐溫性好。

12、 保險杠表面一般采用不銹鋼材料， 或聚氨酯和聚丙烯等樹脂。 發(fā)泡樹脂能量吸收式，這種形式比上述形式結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、成本低，并且有可吸收 上下、 左右偏置輸入力的能力。 能量吸收發(fā)泡樹脂采用聚氨酯和聚丙烯等發(fā)泡樹脂， 在受沖 擊時可吸收大的變形及變形過程中的能量。 保險杠外表在受沖擊變形后要恢復(fù)原狀， 所以應(yīng) 采用聚氨酯和聚乙烯發(fā)泡樹脂等復(fù)原性好的材料。 蜂窩狀結(jié)構(gòu)樹脂能量吸收式，結(jié)構(gòu)與前一種相同，但采用的不是發(fā)泡樹脂，而是成型蜂 窩狀聚氨酯等樹脂結(jié)構(gòu)。 由于是靠蜂窩部分的壓縮來吸收能量， 所以比發(fā)泡樹脂吸能能效高， 但應(yīng)注意它有模具費用高和模具修整困難等缺點 .也有采用聚丙烯 (改性 PP)

13、材料的 .3.3 我司現(xiàn)有車型保險杠結(jié)構(gòu)前、后保險杠的材料選用 PP+ EPDM，其中 EPDM使保險杠具有一定的彈性，保險杠結(jié)構(gòu) 分為內(nèi)外兩層， 本體緩沖器， 緩沖器用熱板焊接工藝連接到本體上。 緩沖器采用蜂窩狀結(jié) 構(gòu)，使保險杠的緩沖性能發(fā)揮到極限。前、后保險杠的材料選用 PP+ EPDM+T2，0 其中 EPDM使保險杠具有一定的彈性，保險杠 結(jié)構(gòu)分為內(nèi)外兩層， 本體緩沖器， 緩沖器用卡扣聯(lián)接到本體上。 前保險杠緩沖器采用中空 狀結(jié)構(gòu)，材料為 GMT，強度很好，有很好的緩沖性能，但價格昂貴。后保險杠緩沖器也采用中空狀結(jié)構(gòu)，材料為 PC+PBT，強度很好，但保險杠的緩沖性能相對來說不如。保險

14、杠由加強橫梁、緩沖器、本體組成，其中緩沖器采用PP發(fā)泡的形式。PP發(fā)保險杠由緩沖橫梁、 （吸能器）吸能泡沫、本體及連接支架組成，其中吸能器采用泡的形式。（下圖為前保險杠系統(tǒng)構(gòu)成圖）圖為前保系統(tǒng)：前保本體、前保上/下橫梁、前保支架、前保脫鉤堵蓋、前保緩沖塊（EPH 發(fā)泡 ）組成。前保險杠的結(jié)構(gòu)一般采用保險杠外罩吸能器固定加強板這樣的三明治結(jié)構(gòu)而后保 險杠結(jié)構(gòu)一般只采用外罩加強裝置，其中保險杠外罩一般采用 PP+EPDM+TX: 其中的 PP 為保險杠外罩的基體， EPDM 能夠提高保險杠外罩的彈性，而 TX 的含義是材料中加上 x 的滑石粉，主要是提高保險杠外罩的剛度。常用料為 T20.吸能器一

15、般采用 EPH 或者是 PP 發(fā)泡結(jié)構(gòu)，起到吸收撞擊能量的作用。加強板的材料一般采用 GMT 壓制件，前保采用螺栓固定的結(jié)構(gòu)， 而后保一般采用熱板焊的結(jié)構(gòu)主要是因為后保比前保少了一個吸能器，這樣的結(jié)構(gòu)可以使安裝更便捷。 現(xiàn)在的歐美法規(guī)一般有明確的規(guī)定： 前后保必須要采用大型吸能保 險杠，主要是為了滿足歐美法規(guī)中的后碰撞要求，以及行人保護等相關(guān)的法規(guī)。其中GMT代表的玻璃纖維墊強化熱塑材料： 其基層為聚丙烯脂增強材料為玻纖墊料， 一般可利用直接 熱沖壓技術(shù)使板材成型。 以上提到的這些材料一般均具有回收再利用的環(huán)保效果，可以降低對于環(huán)境的污染。4 保險杠設(shè)計注意事項4.1 保險杠在設(shè)計結(jié)構(gòu)中需注意

16、的問題 由于汽車的特殊功能，外飾件設(shè)計必須堅持標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化的“三化”設(shè)計原 則，同時滿足合理性、先進性、維修方便性、可靠性、經(jīng)濟性、制造工藝性“六性”要求。 且為了保證保險杠有良好的公益性， 設(shè)計過程中應(yīng)考慮圓角、 壁厚、脫模斜度、加強筋及安 裝孔等部位的設(shè)計。 結(jié)構(gòu)合理性 保險杠系統(tǒng)內(nèi)、外部制約條件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計上應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的合理性， 除應(yīng)保證各部位連接、定位的可靠性外， 還應(yīng)特別注意拆裝的方便性， 做到間隙合理， 無干 涉現(xiàn)象。為保證卡接到位可靠，保險杠各組件在整車坐標(biāo) X 方向配合面應(yīng)留有 1-2mm間隙， 而在 Z 方向本體與橫梁配合面應(yīng)可靠貼合，起對本體的支撐作用

17、，以防止其變形。 結(jié)構(gòu)工藝性保險杠本體與橫梁都是大型薄壁注塑件， 而本體同時又是外觀件， 要求所用材料有較好 的流動性，同時具備較高的制件精度和耐紫外線穩(wěn)定性，一般采用改性聚丙烯（改性PP）材料。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計中， 應(yīng)綜合幾何形狀與成型方法進行設(shè)計， 模具分型面以滿足成型工藝要 求和外觀要求為好。在注塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為避免轉(zhuǎn)角處應(yīng)力集中，應(yīng)采用圓弧過渡， 這對于模具制造、使 用壽命是很有利的。一般塑件各連接處應(yīng)有R0.5-R1mm的圓角?？讘?yīng)設(shè)計成通孔，避免 5以下的盲孔。盲孔底部應(yīng)設(shè)計成半球面或圓錐面，以利物料流動，孔徑和深度比一般為1：21：3。在拐角處，圓角可采用如下圖所示的圓角半徑，以減

18、少內(nèi)應(yīng)力，并能保證壁厚一致。 安裝穩(wěn)定性：安裝支架定位的牢固性和支架強度足夠。 兩點固定的不穩(wěn)定性，安裝保險杠后，支架會發(fā)生歪曲， 前保固定不牢固， 無法保證前保與 翼子板和前門的配合間隙和面差。采用三點固定或采用兩點固定+定位 （ 側(cè)邊卡接 ） 。圖為 H13 前保支架設(shè)計更改前后的支架結(jié)構(gòu)： 保險杠支架安裝的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，下圖為 H13 后保險杠支架更改前后的結(jié)構(gòu)圖。更改4.2 保險杠的設(shè)計經(jīng)驗值前后相比更改前 增加了導(dǎo)向 柱，保證安 裝的牢靠 性，且支架 的加強筋強 度增強1.國標(biāo)：A：40 B ：40 C：50 SIDE OFFSET：402.歐標(biāo)：A：70 B ：40 C：70 SIDE

19、 OFFSET：503.美標(biāo)：A：70 B:60 C:70SIDE OFFSET： 50說明：國標(biāo)：歐標(biāo)：4KM/H （車的碰撞的基準(zhǔn)高度為4KM/H 行人保護美標(biāo)： 8KM/H 行人保護以上的經(jīng)驗值是針對于保險杠的低速碰撞以及行人保護法規(guī)。因國內(nèi)版的保險杠均不做保險杠的碰撞試驗 ,暫時 ,不作為強檢的標(biāo)準(zhǔn) , 所以國產(chǎn)的車很少考慮到保險杠的低速碰撞445mm;)但是,保險杠的吸能裝置對整車碰撞性能影響很大 ; 保險杠是碰撞的第一點 ,吸收一部分能量緩解白車身的壓力 , 得到好的碰撞曲線。5 間隙、公差分析5.1 大燈同前保險杠間隙一般轎車 :1-3mm； SUV:2-3mm ；具體根據(jù)造型需

20、要和外觀協(xié)調(diào)來定。5.2 保險杠同翼字板間隙通常是 0-1（ 決定因素是保險杠同翼子板的安裝方式 , ,采用螺栓 自攻螺釘連接方式 ,間隙 0; 采用滑槽的連接方式 , 間隙為 5）5.3 保險杠同前格柵的間隙通常與大燈的間隙呼應(yīng) , 一般 2-6mm。5.4 保險杠本體同緩沖塊緩沖塊與本體不是粘接的形式時應(yīng)留有2-5mm間隙，防止裝配干涉。6 制造工藝可行性（要求供應(yīng)商確認(rèn)）6.1 工藝分析方法1.確定撥摸方向； 2.確定分模線 （設(shè)計時，分模線盡量放在非外觀表面上 ）；3.檢查撥摸角度；4.模具強度、可靠性（由模具供應(yīng)商確認(rèn)） 。6.2 工藝方法本體注塑成型；蜂窩式緩沖器注塑成型；發(fā)泡式緩

21、沖器發(fā)泡成型；前保橫梁輥壓成型；7 主要性能要求7.1 材料試驗要求密度、燃燒灰份、球壓硬度、拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲強度、彎曲彈性模量、缺口沖擊 韌性；7.2 性能試驗要求（1）高溫性能高溫性能按 DIN 53497 進行試驗，（1001） /24h 不變脆，不得有形狀、顏色、表面 上的變更，其尺寸變化 0.5 。（2）低溫性能：低溫性能按照 Q/SQR.04.137-2004 進行試驗，（ -40 1）/24h 低溫下必須保證完全的功能， 并且緊接著在加熱至 ( 232)溫度中不應(yīng)出現(xiàn)裂紋和其它的缺陷。(3) 落球?qū)嶒灒郝淝驅(qū)嶒灠凑?Q/SQR.04.094-2004 試驗，球高度( 4

22、00.5 )cm，樣件沒有 斷裂，無裂紋。(4) 耐老化性能： 耐老化性按照 Q/SQR.04.137-2004 試驗，持久存放在 (150 2)的循環(huán)空氣 中 400h, 樣條無裂紋(5) 耐溶劑性：耐溶劑性試驗包括 120洗滌汽油、分析純酒精、玻璃清潔劑、 5洗滌劑， 無溶解、膨脹、無色變現(xiàn)象，無裂縫形成。7.3 油漆涂層試驗(1) 耐熱性能：按 DIN53497進行試驗，其尺寸變化 0.5 。(2) 耐寒性能：測試在 -40 /24h 條件下進行，其形狀、顏色和表面無變化。(3) 耐光性能：按 Q/SQR04 174 進行試驗，其形狀、顏色和表面無變化。(4) 耐侯性能按 Q/SQR 0

23、4174 進行試驗，其形狀、顏色和表面無變化。(5) 耐熱氧老化性能測試在把樣條放在150條件下，放置 200 小時，表面無龜裂。8 失效模式功能 項目潛在失效模 式潛在失效影 響潛在失效原因 / 機理現(xiàn)行設(shè)計控制建議措施/安裝困難或無法安裝定位不良 , 配合尺 寸定位不正確無安裝精度高的地 方，加用定位結(jié)構(gòu)安裝的要求同周邊環(huán)境 配合不良安裝困難或無法安裝公差不合理 , 安裝點布置不合理無制定公差注意公 差累計問題 ; 安裝 點分布要均勻，特 別同燈具配合的 部位，合理填加安 裝點材料的選定產(chǎn)品成本、 壽 命、維修費用成本過高 , 或者不能滿足 保險杠性能 要求保險杠的結(jié)構(gòu)對 材料的要求 (例

24、如 高的流動性能)通常采用PP+EPEM+T20或者PP+EPEM+T10采用 PP+EPEM+T20或者 PP+EPEM+T10保險杠要求其材 料的韌性、 沖擊強 度的要求， 來滿足 吸收能量通常采用PP+EPEM+T20或者PP+EPEM+T10采用 PP+EPEM+T20或者 PP+EPEM+T10功能/項目失效 式影 在失效響潛/原理失效 機氣量 要求 進的動良 發(fā)不積%0面3?？挤e計時面設(shè)框風(fēng)加強筋的布置和選用強痕 合縮 配， 、夠 裝不 安度影配裝觀 響外 影響構(gòu) 結(jié) 加 無1霧 收（結(jié)的筋品 、點強筋強產(chǎn) 形合加強加于 變 配合 置加 加強 2.加 小于 1/3 易 裝 布 意

25、2 要 1 容 安裝 處 注 性 度 的 在、），向厚厚 1. 縮 燈 構(gòu) 方 的 料2理合后間 面 園 模配合 ,隙表 過渡 ,角分 線翻 設(shè)計 當(dāng)觀 外 響 影無體.照 整體 2 要 ）1的的 幾 部 拖 隙下隙零（ 間以間各求互盡過 位的 合部 連續(xù) 式 配 率連 方 界配 曲率 渡1. 量位續(xù)部連式 合率方 同量的 1. 盡無遵例處字無分 要遵 感（ 合 翼 差無 影響 置 義調(diào)配同相要布 定 協(xié) 字板 ，要 角 不 線的 12 ： 同 圓 ） 圓循如的板幾合間 ,表面 ,渡園 ,分模 翻邊 計不、 當(dāng) 配 隙 過 角 線 設(shè)計觀 外 響 影合置設(shè)理道磨 在一序 線加工 模前 分漆 對噴置 型要 線 布造模要 2. 分 置 不 于 布 線上利的 模面有 分 A 量1. 在