保險(xiǎn)杠設(shè)計(jì)思想

1、 設(shè)計(jì)思想保險(xiǎn)杠是汽車上較大的外覆蓋件之一，作為一個(gè)獨(dú)立的總稱安裝在汽車上，它對(duì)車輛的安全防護(hù)、造型效果、空氣動(dòng)力等性能有較大的影響。其作用有兩個(gè)方面：保護(hù)作用，當(dāng)汽車與其他車輛或障礙物發(fā)生碰撞時(shí)，避免損傷車身和附件；裝飾作用。保險(xiǎn)杠按其使用材料分為金屬保險(xiǎn)杠和非金屬保險(xiǎn)杠。金屬保險(xiǎn)杠一般采用高強(qiáng)度鋼板沖壓而成，一般用于客車和貨車；非金屬保險(xiǎn)杠采用模壓塑料板材、改性PP材料，一般用于轎車。保險(xiǎn)杠的主要功能是安全防護(hù)，因此其結(jié)構(gòu)要求具有足夠的強(qiáng)度、剛度并兼有對(duì)裝備件、人、車的保護(hù)作用，即起緩沖吸能作用；另一方面，應(yīng)滿足整車造型效果及空氣動(dòng)力性的要求。 保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)組成、功能及常用材料： 1）保險(xiǎn)

2、杠支架：連接保險(xiǎn)杠總成與車體縱梁，ST12厚1.2mm； 2）保險(xiǎn)杠骨架：安全防護(hù)主要承載件，一般燈口區(qū)域和端部設(shè)有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，ST12厚1.5mm； 3）保險(xiǎn)杠外殼：裝飾、外形效果、空氣動(dòng)力性，改性PP厚3.5mm； 4）保險(xiǎn)杠側(cè)導(dǎo)向架：保險(xiǎn)杠后部?jī)蓚?cè)可靠定位連接，保證與翼子板間隙，防止保險(xiǎn)杠后側(cè)面變形，改性PP厚2.0mm； 5）進(jìn)風(fēng)口格柵：通風(fēng)、裝飾造型效果，改性PP厚2.0mm；6）裝飾條：也叫防擦條，設(shè)計(jì)成獨(dú)立裝配件擦碰傷后可單獨(dú)替換，改性PP厚3.5mm；1、設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)流程保險(xiǎn)杠的設(shè)計(jì)一般要遵照以下原則：l 保護(hù)功能 在汽車發(fā)生碰撞時(shí)，保險(xiǎn)杠應(yīng)能吸收部分能量，以保護(hù)車身，提高行車

3、安全性。l 裝置功能 在保險(xiǎn)杠上要給予足夠的空間和裝置條件以裝置燈具、牌照架及牌照等件。l 美化功能。 l 提高空氣動(dòng)力特性，保險(xiǎn)杠正面迎風(fēng)面積較大，對(duì)空氣動(dòng)力性的影響也大 設(shè)計(jì)流程：l 造型設(shè)計(jì)階段：1、造型可行性分析(含典型斷面設(shè)計(jì))2、制作典型截面3、整車空氣動(dòng)力學(xué)分析4、造型CAS面發(fā)放(制作物理模型1)l 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段：1、 工程可行性分析(含主斷面設(shè)計(jì))2、 汽車牌照安裝位置和照明（前和后）3、 前后保險(xiǎn)杠位置校核4、 保險(xiǎn)杠突出校核5、 汽車牌照安裝校核6、 保險(xiǎn)杠低速?zèng)_擊校核7、 零件描述（描述各零件尺寸、重量、工裝及工藝流程等）8、 2D 圖/ 3D 數(shù)模9、 物料清單（BO

4、M）10、 工程檢查報(bào)告11、 間隙及公差偏置的解釋12、 目標(biāo)成本及重量13、 檢查裝配順序14、 布置裝配線2、設(shè)計(jì)參數(shù)確定1）保險(xiǎn)杠與整車相關(guān)的參數(shù)：接近角、離去角、前懸；2）保險(xiǎn)杠的自身參數(shù)：長(zhǎng)、寬、高；3）保險(xiǎn)杠的材料參數(shù)：材料的流動(dòng)性、成型性等；4）保險(xiǎn)杠的相關(guān)法規(guī)：霧燈的離地高度、牌照燈的配光角度；5）保險(xiǎn)杠材料的技術(shù)參數(shù)：保險(xiǎn)杠面罩是大型薄壁注塑件，面罩同時(shí)又是外覆蓋件，要求所用材料具有較好的流動(dòng)性，同時(shí)具備較高的制作精度和耐紫外線穩(wěn)定性，大部分車型前后保險(xiǎn)杠的基本材料采用改性聚丙烯（PP+EPDM），保證了車體間隙和外表色澤的穩(wěn)定性。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為避免轉(zhuǎn)角處應(yīng)力集中，都采用

5、圓弧過渡，這對(duì)于模具制造及使用壽命都是有利的。表1是目前歐美系、日系及目前我們采用的保險(xiǎn)杠材料的性能對(duì)比：項(xiàng)目單位歐美日系PP+EPDM密度g/cm30.950.990.971.040.970.02填充物含量%01210200熔體指數(shù)g/10min515123512拉伸強(qiáng)度MPa1420142015斷裂伸長(zhǎng)率%20050050500100彎曲模量MPa7001100100018001372彎曲強(qiáng)度MPa15261526懸臂梁沖擊強(qiáng)度（缺口）KJ/m223NBNB46-30510377成型收縮率1/1000713698 表12、緩沖塊材料的技術(shù)參數(shù)緩沖塊材料用的是聚丙烯發(fā)泡珠粒泡沫塑料（簡(jiǎn)稱EP

6、P），特性試驗(yàn)值模塑件密度范圍20-90kg/m360 kg/m380 kg/m3抗壓強(qiáng)度Y=-8.943310-2+4.528910-3X+3.132510-5X2M pa min0.2460.399抗拉強(qiáng)度Y=0.2225+4.613610-5X+2.324810-5X2M pa min0.2920.346吸水性0.02g/cc max其中X為模塑泡沫密度，Y為相應(yīng)的特征值。一般來(lái)說，密度的選擇是根據(jù)不同的車型來(lái)區(qū)分的。具體見下表：密 度使用車型級(jí)別30-50經(jīng)濟(jì)型車50-80中 級(jí) 車80-120高 級(jí) 車我們目前采用的是密度為80 kg/m3的聚丙烯發(fā)泡珠粒泡沫塑料。3、環(huán)境條件、材料

7、、檢驗(yàn)要求為了適應(yīng)各地不同的氣候地理?xiàng)l件，汽車保險(xiǎn)杠用材料必須能很好的適應(yīng)各種環(huán)境條件。汽車保險(xiǎn)杠所用材料主要有：PP+EPDM（改性材料），ST12；汽車保險(xiǎn)杠用PP+EPDM材料性能及檢驗(yàn)要求，必須滿足MS220-03 PP + EPDM (TPO) 保險(xiǎn)杠外殼中的規(guī)定：“4. 要求除此要求之外,運(yùn)用本材料的總成應(yīng)滿足適當(dāng)規(guī)格性能說明書。4.1.一般要求 產(chǎn)品應(yīng)該無(wú)瑕疵，不勻光澤, , 斑點(diǎn), 彎曲, 銀色條紋, 開裂, 過多的流動(dòng)痕跡, 焊線, 不勻色彩, 凹痕和其它缺陷。見下表。檢測(cè)項(xiàng)目單位要求檢驗(yàn)方法類型1類型2類型3類型4類型5熔化指標(biāo)g/10 min 10101810125.2拉

8、伸強(qiáng)度MPa(kgf/cm2) 10(100) 12(120) 12(120) 15(150) 15(150)5.3延長(zhǎng)率% 300 300250100 100彎曲系數(shù)MPa(kgf/cm2)51098(52001000)617931(63009500)980147(10,0001500)1176( 12,000) 1372(14,000)5.4伊左德氏沖擊強(qiáng)度23J/m(kgfcm/cm)450(46) 450(46)450(46)450(46)450(46)5.5-30149(15)78(8) 78(8) 59(6) 69(7)高速?zèng)_擊強(qiáng)度強(qiáng)度23J 97 1014145.6-301511

9、 142024熱變形溫度 707590 100102.7C.L.T.Emm/mm/10-5 8.512. 875.55.8加熱下陷mm 78 64 45.9在 30和60測(cè)量線形膨脹系數(shù)?！盨T12為碳素鋼。應(yīng)滿足鋼材的一般性能要求。4、設(shè)計(jì)基本限制因素由于保險(xiǎn)杠外殼是汽車外表件，除了滿足汽車外觀造型的需要，還要滿足國(guó)家相關(guān)的法規(guī)；GB11566-1995轎車外部凸出物中規(guī)定：“451 保險(xiǎn)杠兩端應(yīng)向車身表面彎曲。如果保險(xiǎn)杠是嵌入式的；或和車身結(jié)構(gòu)形成一體的；或保險(xiǎn)杠端部向內(nèi)彎曲但不能被直徑為100 mm的球體所接觸，并且保險(xiǎn)杠端部和附近的車身表面之間的間隙不超過20 mm，則認(rèn)為滿足要求。4

10、52 保險(xiǎn)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。453 452的要求不適用于保險(xiǎn)杠上的鑲嵌件或裝在保險(xiǎn)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15mm的零件除外。” 5、零部件裝配設(shè)計(jì)保險(xiǎn)杠設(shè)計(jì)階段除要滿足其外造型及結(jié)構(gòu)性能方面的要求之外，對(duì)其裝配工藝性能也必須同等重視。裝配工藝性包括各安裝固定點(diǎn)的安裝位置，安裝操作可行性，以及裝配力的規(guī)定等。6、零部件試驗(yàn)要求保險(xiǎn)杠外殼屬于外部塑料件，必須按照MS200-48外部塑料件實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的試驗(yàn)方法及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，并達(dá)到相關(guān)要求。保險(xiǎn)杠作為保護(hù)車身的部件，對(duì)在發(fā)

11、生低速輕碰時(shí)保護(hù)車身相關(guān)功能件必須起到相應(yīng)的保護(hù)作用。在低速碰撞時(shí)，保險(xiǎn)杠及相關(guān)部件所起到的作用應(yīng)該滿足GB17354-1998汽車前、后端保護(hù)裝置中的規(guī)定：“3要求：按第4條規(guī)定的條件和規(guī)程進(jìn)行碰撞試驗(yàn)后，車輛應(yīng)能滿足下列要求：31照明和信號(hào)裝置應(yīng)能繼續(xù)正常工作并清晰可見。如果出廠時(shí)安裝好的照明裝置失調(diào)，允許進(jìn)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。32發(fā)動(dòng)機(jī)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。33車輛的燃料和冷卻系統(tǒng)應(yīng)無(wú)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。34車輛的排氣系統(tǒng)不應(yīng)有妨礙其正常

12、工作的損壞或錯(cuò)位。35車輛的傳動(dòng)系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)（包括輪胎）、轉(zhuǎn)向和制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)保持良好的調(diào)整狀態(tài)并能正常工作?！痹O(shè)計(jì)規(guī)范的保險(xiǎn)杠總成，是由較高強(qiáng)度的主橫梁和左右兩個(gè)吸能元件組成。主橫梁的作用是將任何形式的偏置碰撞產(chǎn)生的能量，盡可能均勻地分布到兩個(gè)吸能元件上，使能量最大限度均勻地被吸能元件吸收，并將碰撞力均勻傳遞到兩個(gè)縱梁。顯而易見，高強(qiáng)度的保險(xiǎn)杠骨架更有利于碰撞能量的均勻分布。7、其他1). HFC7240轎車設(shè)計(jì)任務(wù)書2). MS 210-06塑料鑄型 外表面使用3). MS 200-48外部塑料件實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)4).GB 零部件設(shè)計(jì) 1、設(shè)計(jì)步驟及設(shè)計(jì)計(jì)算保險(xiǎn)杠外殼設(shè)計(jì)需考慮因素： 1）脫模斜

13、度、方向及分型面：為了便于塑料件從模具型腔中取出或從塑料件中抽出型心，在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮塑料件內(nèi)外壁應(yīng)具有足夠的脫模斜度，當(dāng)保險(xiǎn)杠為改性PP時(shí)一般取30-10脫模斜度。方向及分型面同脫模斜度是同時(shí)確定的，本著盡量簡(jiǎn)單的原則，在結(jié)構(gòu)處理上盡量避免飛邊或使其易于清除； 2）壁厚：塑料件的壁厚取決于對(duì)其性能的要求，如結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性、裝配等，一般在1-6mm之間，最常用的值為2-3mm，外殼一般取3-4mm。同時(shí)，應(yīng)盡量使壁厚均勻一致，避免出現(xiàn)鎖孔、氣泡、塌坑等缺陷。如需要，不均度應(yīng)控制在1:1.5-1:2范圍內(nèi)； 3）加強(qiáng)筋：為了確保塑料件的強(qiáng)度和剛度，而又不致使塑料件的壁厚過厚，可在其適當(dāng)部位設(shè)置加強(qiáng)筋。加強(qiáng)筋高度不應(yīng)超過40mm，尖端厚度1.