汽車前后防撞梁設(shè)計(jì)地的要求的要求規(guī)范

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)汽車前后防撞梁設(shè)計(jì)規(guī)范目的:一_指導(dǎo)汽車前后防撞梁總成設(shè)計(jì)；提供汽車前后防撞梁總成設(shè)計(jì)的思路二、 范圍：該規(guī)范適應(yīng)于M1類車輛汽車前后防撞梁的設(shè)計(jì)。主要介紹了汽車開(kāi) 發(fā)過(guò)程中汽車前后防撞梁總成的作用及在整車中的影響。首先對(duì)汽車前后防撞梁在整車中的功能進(jìn)行了概述，尤其是對(duì)汽車前后防撞梁碰撞性能做了詳細(xì)的描 述；同時(shí)對(duì)汽車前后防撞梁總成設(shè)計(jì)要點(diǎn)作了描述； 最后對(duì)汽車前后防撞梁的加 工制造性作了闡述。三、規(guī)范性引用文件門下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本（包括所有的文案大全GB 11551-2003GB

2、17354-1998GB 20072-2006修改單）適用于本文件。乘用車正面碰撞時(shí)的乘員保護(hù)汽車前、后端保護(hù)裝置乘用車后碰撞燃油系統(tǒng)安全要求C-NCAP中國(guó)新車評(píng)估程序2012版四、汽車前后防撞梁總成主要功能1、汽車前后防撞梁總成功能概述汽車前后防撞梁總成，是車身第一次承受撞擊力的裝置，也是車身中的一個(gè) 重要構(gòu)件，其功能主要有：a. 保護(hù)保險(xiǎn)杠在低速碰撞過(guò)程中盡量不要破裂或者發(fā)生永久變形。b. 保護(hù)車身骨架前后端縱梁在行人保護(hù)或者可維修性碰撞時(shí)不發(fā)生永久變形或者破裂。c. 在100%E面高速碰撞、后面高速碰撞時(shí)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(guò)程中均衡

3、傳遞受力的作 用，防止車身左右兩側(cè)受力不均。2、汽車前后防撞梁總成碰撞性能概述前防撞梁總成碰撞性能前防撞梁總成的碰撞性能主要需滿足低速碰撞和高速碰撞兩個(gè)部分的法規(guī) 要求。其中，低速碰撞需滿足的法規(guī)要求為：GB17354-1998汽車前、后端保護(hù)裝置:高速碰撞需滿足的法規(guī)要求為：GB11551-2003乘用車正面碰撞時(shí)的乘員保護(hù)；C-NCA刖準(zhǔn)，需滿足其100%E面碰撞和40喻置碰撞要求。3、低速碰撞對(duì)前防撞梁設(shè)計(jì)的性能要求低速碰撞的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 17354 1998規(guī)定的正撞速度為4km）/h,車角碰撞速度為2.5 kmh,對(duì)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

4、保險(xiǎn)杠也不能破裂或者發(fā)生永久變形。在國(guó)外，從事汽車保險(xiǎn)業(yè)務(wù)的保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)，一般采用 15km/h的碰撞試驗(yàn)來(lái) 模擬最常見(jiàn)的可維修碰撞，試驗(yàn)的目的是要求盡量減少零部件的損壞以減少維修 和保險(xiǎn)費(fèi)用。具體來(lái)說(shuō)，一般要通過(guò)合理設(shè)計(jì)將損壞零件控制在翼子板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋、前保險(xiǎn)杠系統(tǒng)、前格柵、前大燈等外表面零件和部分骨架件，比如前防撞 梁以及吸能盒等零件范圍內(nèi)。車身零體，特別是縱梁不能產(chǎn)生任何變形。當(dāng)然最 好大燈支架、水箱上橫梁等零件不要損壞，即使損壞，也要便于修復(fù)。在可維修 碰撞中，合理設(shè)計(jì)傳力路徑是非常重要的，重點(diǎn)來(lái)說(shuō)說(shuō)汽車防撞梁吸能盒的設(shè)計(jì) a、將吸能盒設(shè)計(jì)成和縱梁在同一軸線上，避免產(chǎn)生彎曲變形。b、在吸

5、能盒上預(yù)設(shè)一些壓潰筋，以便讓吸能盒在軸向上發(fā)生壓潰進(jìn)而 吸收所有能量，從而不對(duì)包括前縱梁在內(nèi)的車身本體產(chǎn)生損害。c、將這些容易損壞的部分骨架件，如前防撞梁和吸能盒設(shè)計(jì)成用螺栓 和車身本體聯(lián)結(jié)的可拆卸結(jié)構(gòu)，為減少維修和保險(xiǎn)成本。4、高速碰撞對(duì)前防撞梁設(shè)計(jì)的性能要求目前設(shè)計(jì)上普遍接受和采用的是將車身分為前中后 3個(gè)吸能區(qū)，其中 前吸能區(qū)主要由前防撞梁和吸能盒組成，利用強(qiáng)韌的吸能材料盡可能多地通過(guò)變 形吸收因撞擊產(chǎn)生的巨大能量，同時(shí)利用結(jié)構(gòu)上的受力連續(xù)進(jìn)行左右分流并將能 量向后面?zhèn)鬟f。中吸能區(qū)主要由前縱梁和副車架組成， 通過(guò)合理變形來(lái)吸收大部 分能量。后吸能區(qū)主要為高強(qiáng)度和剛度的駕駛艙，設(shè)計(jì)上通過(guò)避

6、開(kāi)可能發(fā)生對(duì)乘 員不利的危險(xiǎn)變形，減少正面碰撞導(dǎo)致的對(duì)駕駛艙的侵入和保持相對(duì)較低的碰撞 減速度，以此保證乘員的安全。前中后3個(gè)吸能區(qū)是設(shè)置正面碰撞多層傳力路徑 的基礎(chǔ)，設(shè)置正面碰撞多層傳力路徑的目的也就是為體現(xiàn) 3個(gè)吸能區(qū)的優(yōu)勢(shì)，使 能量能合理有效地吸收和傳遞。正面碰撞多層傳力路徑一般是3層。正面碰撞3層傳力路徑一般分為上中下3層，正面碰撞傳力路徑上層是由 發(fā)動(dòng)機(jī)艙上縱梁和前懸塔狀形罩板等零件組成，吸收了部分從前部傳來(lái)的碰撞能 量并把其余能量向A柱和前圍及其加強(qiáng)梁進(jìn)行分散傳遞。中層主要是由前縱梁組 成，也包括了前防撞梁和吸能盒等，是主要的傳力路徑。前防撞梁和吸能盒將接 受到的碰撞能量進(jìn)行左右分

7、流和初步吸收，并通過(guò)它們將能量往前縱梁延伸板、 門檻、中央通道等分散傳遞。下層主要是由前副車架組成，吸收了部分從前部傳 來(lái)的碰撞能量并把其余能量向前縱梁延伸板和門檻等分散傳遞。五、汽車后防撞梁總成碰撞性能后防撞梁總成的碰撞性能主要需滿足低速碰撞和高速碰撞兩個(gè)部分的法規(guī) 要求。其中，低速碰撞需滿足的法規(guī)要求為：GB 17354-1998汽車前、后端保護(hù)裝置。高速碰撞需滿足的法規(guī)要求為：GB 20072-2006乘用車后碰撞燃油系統(tǒng)安全要求。低速碰撞對(duì)后防撞梁設(shè)計(jì)的性能要求：后防撞梁總成需滿足的低速碰撞性能 要求同前防撞梁總成。高速碰撞對(duì)后防撞梁設(shè)計(jì)的性能要求：國(guó)標(biāo) GB20072-2006規(guī)定：

8、碰撞器撞 擊表面應(yīng)平坦，高度不小于800mm撞擊器表面下邊緣至地面的間隙應(yīng)為 175± 25mm后防撞梁對(duì)后碰的主要貢獻(xiàn)為利用吸能盒的壓潰變形吸收能量， 緩解碰撞 剛性變形，保證燃油箱周圍安全的變形空間。因此在設(shè)計(jì)后防撞梁及吸能盒時(shí)，需綜合考慮下面三方面：a、保證基本的許可變形量。許可變形量，決定了碰撞過(guò)程中的平均減速度。 汽車的縱向變形量與平均減速度是成反比的。 平均減速度作為汽車結(jié)構(gòu)耐碰撞性 的主要設(shè)計(jì)指標(biāo)，在設(shè)計(jì)開(kāi)始階段就必須綜合考慮確定。b、保證基本的許可變形空間。保證許可變形空間是指汽車在發(fā)生碰撞后， 變形區(qū)域不會(huì)對(duì)乘員和危險(xiǎn)部件（如油箱、燃汽罐）形成威脅和傷害，而且包括

9、后部許可變形區(qū)域內(nèi)的塑性變形不會(huì)導(dǎo)致在碰撞過(guò)程中車門打開(kāi)、碰撞后車門鎖死等狀況發(fā)生。c、調(diào)整截面形狀（通過(guò)吸能筋與加強(qiáng)筋的布置）、厚度、尺寸和結(jié)構(gòu)形式等 使結(jié)構(gòu)的變形阻力保持在適當(dāng)水平，并重視局部弱化使整車剛度分配符合設(shè)計(jì)原 則及能量吸收曲線圖，增大撞擊吸收能量的腔型結(jié)構(gòu)。六、汽車前后防撞梁總成設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述1.汽車前后防撞梁總成設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)市場(chǎng)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義前防撞梁總成的 性能。如：法規(guī)前碰ODB勺定義、汽車前后防撞梁低速碰撞吸能、壓潰空間、CNCAP 試驗(yàn)ODB1撞標(biāo)準(zhǔn)、整車性能等。為滿足這些要求，我們需要對(duì)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(jié)構(gòu)、壓潰空

10、間、截面 面積、材料等進(jìn)行研究。2、整車碰撞對(duì)汽車前后防撞梁的布置要求汽車前后防撞梁的布置高度由前縱梁的高度來(lái)決定，如果此高度匹配不合 理會(huì)導(dǎo)致前縱梁在碰撞過(guò)程中壓潰失穩(wěn)，導(dǎo)致前縱梁后端大彎曲變形很可能對(duì)乘 員艙侵入量過(guò)大。汽車前后防撞梁的安裝位置，除需滿足上述碰撞要求的相容性原理，即兩 車發(fā)生正面相撞時(shí)，不合適的防撞梁高度既保護(hù)不到自身， 還會(huì)對(duì)對(duì)方車輛造成 巨大傷害；還需要根據(jù)車身高度，輪轂直徑的大小來(lái)綜合評(píng)定，并沒(méi)有一個(gè)明確 的標(biāo)準(zhǔn)。一般車型的安裝高度在 400-500mm右，但如果超過(guò)520mm則會(huì)對(duì)C NCA由相關(guān)碰撞試驗(yàn)的成績(jī)?cè)斐捎绊?。保證與周邊件間隙呈10mm前防撞梁總成一般是螺

11、接到機(jī)艙縱梁上， 誤差 積累大，同時(shí)車身前端安裝有很多子件，故要求前防撞梁總成與周邊件的間隙在 10mm以上。在X向預(yù)留出70mm的行人保護(hù)緩沖空間。3、汽車前后防撞梁總成結(jié)構(gòu)形式標(biāo)準(zhǔn)的汽車前后防撞梁總成一般由防撞梁本體和吸能盒組成，部分車型還包含拖車鉤螺紋管，為降低維修成本，防撞梁一般采用螺栓連接固定在車身上。4、前后防撞橫梁結(jié)構(gòu)形式前防撞橫梁的結(jié)構(gòu)主要有四種方式：冷沖壓不同技術(shù)對(duì)應(yīng)的優(yōu)化斷面，有不同程度的差別。冷沖壓拼焊的前防撞橫梁保持了與車身其它鉞金相同的制造技術(shù)，不需要單獨(dú)生產(chǎn)線，故制造成本低廉，不足在于重量大，不便于車身輕量化。通常材料 選用HC420/780DPIE HC550/9

12、80DP具體結(jié)構(gòu)、材料根據(jù)車型差異及 CAE分析相 應(yīng)選擇。輾壓成形的前防撞橫梁，需要一條專用輾壓線，具斷面為箱體結(jié)構(gòu)，類似 雙層板，重量方面優(yōu)勢(shì)不大。通常材料選用 HC420/780DPIE HC550/980DP料厚 1.8mm具體根據(jù)車型差異及CA赴析相應(yīng)選擇。根據(jù)目前供應(yīng)商制造工藝限制， 目前合理的防撞梁半徑R> 2700mm熱沖壓的前防撞橫梁，需要一條專用熱成形加工線及專用模具，綜合成本 較高，優(yōu)勢(shì)在于重量輕。鋁制的前防撞橫梁，需要專用設(shè)備及工裝，綜合成本較高，優(yōu)勢(shì)在于重量 輕。5、后防撞橫梁結(jié)構(gòu)形式后防撞橫梁的制造主要為冷沖壓和鋁制，冷沖壓橫梁一般為U形截面結(jié)構(gòu)，通常材料選用

13、 HC250/450DR HC340/590DP具體形狀、材料根據(jù)車型差異 及CA助析相應(yīng)選擇。6、吸能盒設(shè)計(jì)要求吸能盒上一般需布置2至3條吸能筋，主要目的是便于低速碰撞時(shí)吸 收足夠的能量，保證車身本體不被破壞。同時(shí)設(shè)計(jì)吸能筋時(shí)需遵循以下4條原則： a.加強(qiáng)筋的軸線必須垂直于受力方向，否則在振動(dòng)時(shí)會(huì)引起扭轉(zhuǎn)； b.必須沿支撐之間最短距離布置；c.采用交叉筋時(shí)，應(yīng)考慮在交叉點(diǎn)容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，相對(duì)減小了交 叉點(diǎn)的剛性，所以在交叉點(diǎn)要注意圓角過(guò)渡，圓角半徑應(yīng)大于筋的寬度的兩倍；d.加強(qiáng)筋的形狀在平的或稍凸起的零件上，加強(qiáng)筋應(yīng)沿零件對(duì)角線布 置，在深彎曲的零件上應(yīng)垂直于零件的彎曲軸線。定義防撞梁本體

14、和吸能盒截面尺寸：Z向高度、Y向?qū)挾?、X向長(zhǎng)度：A級(jí)車 型吸能盒在X向長(zhǎng)度一般在120mm左右，A0級(jí)車型長(zhǎng)度約在100 mm橫梁本 體X向截面尺寸受吸能盒和保險(xiǎn)杠位置所限制， 故不能取值太大，一般在55mm 可以根據(jù)鉞金材料級(jí)別、整車受力大小和整車安全星級(jí)等綜合因素而調(diào)整。吸能盒Z向高度、Y向?qū)挾扰c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。7、前拖車鉤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求前拖車裝置工作方式（如：螺接、掛鉤）和布置位置；一般前拖車裝置采 用螺接方式。布置位置，理論上希望拖車裝置對(duì)稱中心線與機(jī)艙縱梁中心重合，或偏離距離越小越掛鉤或螺母套主要配合尺寸；根據(jù)整車裝備質(zhì)量，確定拖車裝置所需

15、要承 受載荷，選擇合適的螺母套及拖鉤，公司現(xiàn)有 M20螺紋規(guī)格，不同車型可以通 用。8、防撞梁和車身連接標(biāo)準(zhǔn)件采用 8.8級(jí)M8螺栓。七、防撞梁總成設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)1、 吸能盒螺栓固定點(diǎn)分布要求盡量靠近吸能盒，均勻分布四個(gè)螺栓連接點(diǎn)分布距吸能盒偏遠(yuǎn)，碰撞中受到扭轉(zhuǎn)力或拉力作用導(dǎo)致前 縱梁前安裝板和前防撞梁安裝板連接處開(kāi)口。優(yōu)化方案：將螺栓安裝點(diǎn)靠近吸能盒安裝。2、 吸能盒與防撞梁及安裝板連接必須可靠，保證連接強(qiáng)度。中心柱碰撞及偏置碰撞時(shí)由于吸能盒與安裝板點(diǎn)焊強(qiáng)度不足，導(dǎo)致吸能盒脫落，優(yōu)化方案：加強(qiáng)連接強(qiáng)度，將點(diǎn)焊改為二保焊，并增加焊接點(diǎn)。3、 前縱梁前安裝板與縱梁連接必須可靠，保證強(qiáng)度。偏置碰及正碰時(shí)

16、，前縱梁前安裝板與縱梁焊點(diǎn)強(qiáng)度不足， 導(dǎo)致防撞梁車身 連接板從縱梁脫落。優(yōu)化方案：加強(qiáng)安裝板和縱梁連接強(qiáng)度，增加焊接面及焊點(diǎn)。4、 汽車前后防撞梁的工藝制造性能|冷沖壓鋼板按照其拉伸屈服強(qiáng)度 Rp0.2可分為：普通鋼（Rp0.2>120 N/mm2 兆帕）、強(qiáng)度鋼（Rp0.2>180兆帕）、高強(qiáng)度鋼板（Rp0.2>260兆帕）、特高強(qiáng) 度鋼板（Rp0.2>340兆帕）和超高強(qiáng)度鋼板（Rp0.2>620兆帕）。另外還有超高 強(qiáng)度熱成型鋼板，具拉伸屈服強(qiáng)度達(dá)到 1000兆帕以上，這相當(dāng)于在一平方厘米 面積上承受10000公斤的壓力。汽車前后防撞梁本體在高速碰撞時(shí)由于需要承受 較大的沖擊載荷，一般需采用屈服強(qiáng)度620兆帕以上的超高強(qiáng)度鋼板或者更高的 超高強(qiáng)度熱成型鋼板；吸能盒一般需采用強(qiáng)度稍低的特高強(qiáng)度鋼板。根據(jù)材料選擇不同，防撞梁本體一般采用輾壓成型或者熱成型工藝來(lái)制作，國(guó)內(nèi)由于缺少可維修性成本碰撞法規(guī)約束，有些車型