保险杠设计规范

1、XXXXX有限公司保险杠设计规范编制：校对：审核：批准：XXXXX有限公司 发布2015-08-05 发布2015-08-10实施目录1 简要说明 32 设计构想 42.1 前后保险杠开发周期 42.2 满足法规要求 42.3 安装布置及断面分析 92.3.1 功能定义及安装构想 92.3.2 典型断面分析 102.3.3 安装强度分析： 113.保险杠的材料及结构 133.1 保险杠材料的选择 133.2 保险杠结构 133.3 我司现有车型保险杠结构 134 保险杠设计注意事项 154.1 保险杠在设计结构中需注意的问题 154.2 保险杠的设计经验值 175 间隙、公差分析 185.1

2、大灯同前保险杠间隙 185.2 保险杠同翼字板间隙 185.3 保险杠同前格栅的间隙 185.4 保险杠本体同缓冲块 186 制造工艺可行性（要求供应商确认） 186.1 工艺分析方法 186.2 工艺方法 187 主要性能要求 187.1 材料试验要求 187.2 性能试验要求 187.3 油漆涂层试验 198 失效模式 191 简要说明保险杠属于安全件。在车辆碰撞时起到吸收碰撞能量，降低对人体的伤害程度的作用。其主要功能有： 、保护功能，在汽车发生纵向及角部碰撞时，保险杠应能吸收部分能量，以保护车身，整 车照明系统、冷却系统、发动机盖、行李箱盖等；行人保护功能，在保险杠内装防撞梁和缓 冲块

3、，更好的保护行人碰撞时小腿的伤害值； 、装置功能，在保险杠上，有的装置着灯具、雷达、牌照架及牌照等件，要给予足够的空 间和装置条件；为车辆冷却系统提供换气通道； 、美化功能； 、提高空气动力特性， 保险杠正面迎风面积较大，对空气动力特性的影响也大。 前保险杠的最佳化设计对减小正面迎风阻力系数和升力系数效果明显。 侧视图方向上， 矩形断面保险杠的阻力最大，凸形断面的保险杠阻力较小。类似于侧视图凸形断面的保险杠俯视图形状上， 应消除棱角与修饰端头形状， 以求同车身本体形状相匹配， 这样可以减少气流剥离和涡流的产生。 另外， 保险杠的前端向前延伸可以减小阻力和升力，保险杠与车身本体间隙不宜大。 在前

4、保险杠下部设置阻风板一类的形状， 也对改善空气动力特性有作用。保险杠底部导流板，改善空气动力特性2 设计构想保险杠在设计时一般主要考虑外观上的整体效果， 以达到造型的目的， 所以对于保险杠 的安装方式大多是由设计公司提出粗略的结构， 而具体的结构设计是由供应商和整车制造商 相互配合完成， 从而使保险杠的结构符合制造和安装工艺。 对于车身附件工程师来说安装结 构的确定无疑是最重要的， 所以在与设计公司及供应商确定保险杠结构时必须要仔细考虑制 造，安装，喷涂等众多的因素，除此之外还要考虑相关的法规要求以及标准。保险杠材料的选择是实现其功能的首要条件。一般采用 PP+EPDM(PE) 类材料，使保险

5、 杠具有一定的弹性，可以吸收部分碰撞能量。2.1 前后保险杠开发周期前后保开发周期序号内容工作日汇总1外型面及边界的输入222供应商完成内部结构设计14163数据的整改、到发放数模确认单20364模具的开发75-9095-1265首批试模样件送样10105-1366修模30135-1667工装样件3138-1692.2 满足法规要求1、汽车保险杠的位置尺寸 ：JB 788 满载情况下的接近角和离去角2、汽车前后端保护装置 ：GB 17354-1998 ；ECE R42车辆在按规定的条件和规程进行碰撞试验后，车辆应能满足下列要求：(1) 照明和信号装置应能继续正常工作并清晰可见。如果出厂时安装好

6、的照明装置失调， 允许进行调整以符合规定要求，但只限于采用常规的调整方法。如果灯丝折断，应允 许更换灯泡。(2) 发动机罩，行李箱盖和车门应能正常开闭，车辆的侧门在碰撞的作用下不得自行开启。(3) 车辆的燃料和冷却系统应无泄漏，不发生油，水路堵塞，其密封装置与油，水箱盖亦 应能正常工作。(4) 车辆的排气系统不应有妨碍其正常工作的损坏或错位。(5) 车辆的传动系统，悬架系统(包括轮胎) ，转向和制动系统应保持良好的调整状态并能 正常工作。3、碰撞性能要求： 2.5MPH BUMPER (ECE R42)前 / 后保险杠碰撞高度要求4、汽车外部突出物： GB 11566-200X ；EEC 79

7、/488 ，EEC 74/483,ECE R26 保险杠两端应向车身表面弯曲， 如果保险杠时嵌入式或与车身结构形成一体或保险杠端 部向内弯曲但不能被直径为 100mm的球体所接触， 并且保险杠端部和附近的车身表面之间的 间隙不超过 20mm，则认为满足要求。保险杠上的元件所有朝外的刚性表面的圆角半径应不小于5mm。上述要求不适用于保险杠上的镶嵌件或装在保险杠上但凸出高度小于5mm的零件，尤其是前照灯洗涤器的连接盖及喷嘴， 这些零件向外的角应是钝角， 但凸出高度不足 1.5mm的零 件除外。5、行人保护性能要求： EEC 70/156行人保护碰撞区域下图 a 为保险杠 ,发盖间偏置量 ,b 为吸

8、能块 ,c 为缓冲横梁 ,d 为保险杠下护板；根据经验 值,a 的最小尺寸为 75mm. 。7590MM ，横梁与保险杠 间均有一定的内部缓冲空 ，利于行人保护，上下图为保险杠防撞梁上的辅助行人保护装置。 根据行人保护横梁位置的经验值： 横梁在高度 上中心线保持在 494mm 左右。当横梁设计高度较高 494mm ，横梁上增加行人保护小腿保 护辅助装置。行人保护小腿保护辅助装置6、汽车和挂车号牌板（架）其位置：GB 15741-1995 ； EEC 70/2222.3 安装布置及断面分析2.3.1 功能定义及安装构想设计保险杠前先要确定它除了常规的缓冲保护功能和装饰功能外，还有哪些要求，主 要

9、都是一些其他零件如雾灯、雷达、大灯清洗机构等在保险杠上的安装要求。2.3.2 典型断面分析保险杠有 4 个较为典型的断面，能反映重要的外观间隙和内部缓冲空间。1、 ZX 平面所截断面：该断面能够反映保险杠与前舱盖（后背门）的间隙，反映中间部分的缓冲空间。2、左/ 右车角与 ZX面成 60度夹角的平面所截截面车角截面能够反映保险杠与大灯（后尾灯）的间隙和车角处的缓冲空间。3、平行于 XY 平面的面所截的断面保险杠缓冲块该断面可以反映保险杠与钣金 （翼子板或者前门或者侧围外板） 的配合间隙， 保险杠与钣金 的配合面差，及内部缓冲空间。2.3.3 安装强度分析由于保险杠比较大，重量都比较重，设计时要

10、考虑Z 向支撑要足够，防止保险杠下垂。另外， 由于保险杠自身重量较重， 又因为是外观油漆件通常不益做内部加强筋， 可以通过增 加底部或中部的安装点和保险杠自身加强结构来防止因保险杠自重而产生的下垂变形。在保险杠上部加台阶， 加强保险杠抗变形能力， 防止支撑点之间没有支撑的部分因为自重而下垂变形。3.保险杠的材料及结构3.1 保险杠材料的选择随着汽车工业的发展， 全金属保险杠越来越不适应现代汽车在轻量化、 高机能化以及与 车体造型一体化等方面的要求。 作为钢铁件的替代产品， 汽车塑料保险杠以其造型美观， 重 量轻，易于成型，耐腐蚀，成本低，综合机械性能良好，且容易实现规模化生产等优点在汽 车行业

11、占据了一席之地。 保险杠材料要求在较宽的温度范围内刚性好， 耐冲击性能好， 尺寸 稳定性好，耐溶剂性好，涂装性能好。(1) 弹性体的选择；(2) PP 基树脂的选择；(3) 抗热氧老化剂的选择；(4) 抗紫外线剂的选择等；3.2 保险杠结构M1类车保险杠要求满足 GB17354中规定的低速碰撞要求，它们的共同特点是都有能量 吸收体。这类保险杠一般由面罩、能量吸收体、骨架及连接件组成。常见吸能体形式： 简筒结构能量吸收式，这种能量吸收装置利用机械油等液体和在高压下像硅酮橡胶那样 的显示液体性质的材料， 通过偏移时产生粘性阻力吸收冲击能， 吸能率高。 其特点是保险杠 突出车身外的量小、 耐温性好。

12、 保险杠表面一般采用不锈钢材料， 或聚氨酯和聚丙烯等树脂。 发泡树脂能量吸收式，这种形式比上述形式结构简单、质量小、成本低，并且有可吸收 上下、 左右偏置输入力的能力。 能量吸收发泡树脂采用聚氨酯和聚丙烯等发泡树脂， 在受冲 击时可吸收大的变形及变形过程中的能量。 保险杠外表在受冲击变形后要恢复原状， 所以应 采用聚氨酯和聚乙烯发泡树脂等复原性好的材料。 蜂窝状结构树脂能量吸收式，结构与前一种相同，但采用的不是发泡树脂，而是成型蜂 窝状聚氨酯等树脂结构。 由于是靠蜂窝部分的压缩来吸收能量， 所以比发泡树脂吸能能效高， 但应注意它有模具费用高和模具修整困难等缺点 .也有采用聚丙烯 (改性 PP)

13、材料的 .3.3 我司现有车型保险杠结构前、后保险杠的材料选用 PP+ EPDM，其中 EPDM使保险杠具有一定的弹性，保险杠结构 分为内外两层， 本体缓冲器， 缓冲器用热板焊接工艺连接到本体上。 缓冲器采用蜂窝状结 构，使保险杠的缓冲性能发挥到极限。前、后保险杠的材料选用 PP+ EPDM+T2，0 其中 EPDM使保险杠具有一定的弹性，保险杠 结构分为内外两层， 本体缓冲器， 缓冲器用卡扣联接到本体上。 前保险杠缓冲器采用中空 状结构，材料为 GMT，强度很好，有很好的缓冲性能，但价格昂贵。后保险杠缓冲器也采用中空状结构，材料为 PC+PBT，强度很好，但保险杠的缓冲性能相对来说不如。保险

14、杠由加强横梁、缓冲器、本体组成，其中缓冲器采用PP发泡的形式。PP发保险杠由缓冲横梁、 （吸能器）吸能泡沫、本体及连接支架组成，其中吸能器采用泡的形式。（下图为前保险杠系统构成图）图为前保系统：前保本体、前保上/下横梁、前保支架、前保脱钩堵盖、前保缓冲块（EPH 发泡 ）组成。前保险杠的结构一般采用保险杠外罩吸能器固定加强板这样的三明治结构而后保 险杠结构一般只采用外罩加强装置，其中保险杠外罩一般采用 PP+EPDM+TX: 其中的 PP 为保险杠外罩的基体， EPDM 能够提高保险杠外罩的弹性，而 TX 的含义是材料中加上 x 的滑石粉，主要是提高保险杠外罩的刚度。常用料为 T20.吸能器一

15、般采用 EPH 或者是 PP 发泡结构，起到吸收撞击能量的作用。加强板的材料一般采用 GMT 压制件，前保采用螺栓固定的结构， 而后保一般采用热板焊的结构主要是因为后保比前保少了一个吸能器，这样的结构可以使安装更便捷。 现在的欧美法规一般有明确的规定： 前后保必须要采用大型吸能保 险杠，主要是为了满足欧美法规中的后碰撞要求，以及行人保护等相关的法规。其中GMT代表的玻璃纤维垫强化热塑材料： 其基层为聚丙烯脂增强材料为玻纤垫料， 一般可利用直接 热冲压技术使板材成型。 以上提到的这些材料一般均具有回收再利用的环保效果，可以降低对于环境的污染。4 保险杠设计注意事项4.1 保险杠在设计结构中需注意

16、的问题 由于汽车的特殊功能，外饰件设计必须坚持标准化、系列化、通用化的“三化”设计原 则，同时满足合理性、先进性、维修方便性、可靠性、经济性、制造工艺性“六性”要求。 且为了保证保险杠有良好的公益性， 设计过程中应考虑圆角、 壁厚、脱模斜度、加强筋及安 装孔等部位的设计。 结构合理性 保险杠系统内、外部制约条件较多，结构复杂，设计上应特别注意结构的合理性， 除应保证各部位连接、定位的可靠性外， 还应特别注意拆装的方便性， 做到间隙合理， 无干 涉现象。为保证卡接到位可靠，保险杠各组件在整车坐标 X 方向配合面应留有 1-2mm间隙， 而在 Z 方向本体与横梁配合面应可靠贴合，起对本体的支撑作用

17、，以防止其变形。 结构工艺性保险杠本体与横梁都是大型薄壁注塑件， 而本体同时又是外观件， 要求所用材料有较好 的流动性，同时具备较高的制件精度和耐紫外线稳定性，一般采用改性聚丙烯（改性PP）材料。 在结构设计中， 应综合几何形状与成型方法进行设计， 模具分型面以满足成型工艺要 求和外观要求为好。在注塑件结构设计中，为避免转角处应力集中，应采用圆弧过渡， 这对于模具制造、使 用寿命是很有利的。一般塑件各连接处应有R0.5-R1mm的圆角。孔应设计成通孔，避免 5以下的盲孔。盲孔底部应设计成半球面或圆锥面，以利物料流动，孔径和深度比一般为1：21：3。在拐角处，圆角可采用如下图所示的圆角半径，以减

18、少内应力，并能保证壁厚一致。 安装稳定性：安装支架定位的牢固性和支架强度足够。 两点固定的不稳定性，安装保险杠后，支架会发生歪曲， 前保固定不牢固， 无法保证前保与 翼子板和前门的配合间隙和面差。采用三点固定或采用两点固定+定位 （ 侧边卡接 ） 。图为 H13 前保支架设计更改前后的支架结构： 保险杠支架安装的导向结构，下图为 H13 后保险杠支架更改前后的结构图。更改4.2 保险杠的设计经验值前后相比更改前 增加了导向 柱，保证安 装的牢靠 性，且支架 的加强筋强 度增强1.国标：A：40 B ：40 C：50 SIDE OFFSET：402.欧标：A：70 B ：40 C：70 SIDE

19、 OFFSET：503.美标：A：70 B:60 C:70SIDE OFFSET： 50说明：国标：欧标：4KM/H （车的碰撞的基准高度为4KM/H 行人保护美标： 8KM/H 行人保护以上的经验值是针对于保险杠的低速碰撞以及行人保护法规。因国内版的保险杠均不做保险杠的碰撞试验 ,暂时 ,不作为强检的标准 , 所以国产的车很少考虑到保险杠的低速碰撞445mm;)但是,保险杠的吸能装置对整车碰撞性能影响很大 ; 保险杠是碰撞的第一点 ,吸收一部分能量缓解白车身的压力 , 得到好的碰撞曲线。5 间隙、公差分析5.1 大灯同前保险杠间隙一般轿车 :1-3mm； SUV:2-3mm ；具体根据造型需

20、要和外观协调来定。5.2 保险杠同翼字板间隙通常是 0-1（ 决定因素是保险杠同翼子板的安装方式 , ,采用螺栓 自攻螺钉连接方式 ,间隙 0; 采用滑槽的连接方式 , 间隙为 5）5.3 保险杠同前格栅的间隙通常与大灯的间隙呼应 , 一般 2-6mm。5.4 保险杠本体同缓冲块缓冲块与本体不是粘接的形式时应留有2-5mm间隙，防止装配干涉。6 制造工艺可行性（要求供应商确认）6.1 工艺分析方法1.确定拨摸方向； 2.确定分模线 （设计时，分模线尽量放在非外观表面上 ）；3.检查拨摸角度；4.模具强度、可靠性（由模具供应商确认） 。6.2 工艺方法本体注塑成型；蜂窝式缓冲器注塑成型；发泡式缓

21、冲器发泡成型；前保横梁辊压成型；7 主要性能要求7.1 材料试验要求密度、燃烧灰份、球压硬度、拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲弹性模量、缺口冲击 韧性；7.2 性能试验要求（1）高温性能高温性能按 DIN 53497 进行试验，（1001） /24h 不变脆，不得有形状、颜色、表面 上的变更，其尺寸变化 0.5 。（2）低温性能：低温性能按照 Q/SQR.04.137-2004 进行试验，（ -40 1）/24h 低温下必须保证完全的功能， 并且紧接着在加热至 ( 232)温度中不应出现裂纹和其它的缺陷。(3) 落球实验：落球实验按照 Q/SQR.04.094-2004 试验，球高度( 4

22、00.5 )cm，样件没有 断裂，无裂纹。(4) 耐老化性能： 耐老化性按照 Q/SQR.04.137-2004 试验，持久存放在 (150 2)的循环空气 中 400h, 样条无裂纹(5) 耐溶剂性：耐溶剂性试验包括 120洗涤汽油、分析纯酒精、玻璃清洁剂、 5洗涤剂， 无溶解、膨胀、无色变现象，无裂缝形成。7.3 油漆涂层试验(1) 耐热性能：按 DIN53497进行试验，其尺寸变化 0.5 。(2) 耐寒性能：测试在 -40 /24h 条件下进行，其形状、颜色和表面无变化。(3) 耐光性能：按 Q/SQR04 174 进行试验，其形状、颜色和表面无变化。(4) 耐侯性能按 Q/SQR 0

23、4174 进行试验，其形状、颜色和表面无变化。(5) 耐热氧老化性能测试在把样条放在150条件下，放置 200 小时，表面无龟裂。8 失效模式功能 项目潜在失效模 式潜在失效影 响潜在失效原因 / 机理现行设计控制建议措施/安装困难或无法安装定位不良 , 配合尺 寸定位不正确无安装精度高的地 方，加用定位结构安装的要求同周边环境 配合不良安装困难或无法安装公差不合理 , 安装点布置不合理无制定公差注意公 差累计问题 ; 安装 点分布要均匀，特 别同灯具配合的 部位，合理填加安 装点材料的选定产品成本、 寿 命、维修费用成本过高 , 或者不能满足 保险杠性能 要求保险杠的结构对 材料的要求 (例

24、如 高的流动性能)通常采用PP+EPEM+T20或者PP+EPEM+T10采用 PP+EPEM+T20或者 PP+EPEM+T10保险杠要求其材 料的韧性、 冲击强 度的要求， 来满足 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/项目失效 式影 在失效响潜/原理失效 机气量 要求 进的动良 发不积%0面3保考积计时面设框风加强筋的布置和选用强痕 合缩 配， 、够 装不 安度影配装观 响外 影响构 结 加 无1雾 收（结的筋品 、点强筋强产 形合加强加于 变 配合 置加 加强 2.加 小于 1/3 易 装 布 意

25、2 要 1 容 安装 处 注 性 度 的 在、），向厚厚 1. 缩 灯 构 方 的 料2理合后间 面 园 模配合 ,隙表 过渡 ,角分 线翻 设计 当观 外 响 影无体.照 整体 2 要 ）1的的 几 部 拖 隙下隙零（ 间以间各求互尽过 位的 合部 连续 式 配 率连 方 界配 曲率 渡1. 量位续部连式 合率方 同量的 1. 尽无遵例处字无分 要遵 感（ 合 翼 差无 影响 置 义调配同相要布 定 协 字板 ，要 角 不 线的 12 ： 同 圆 ） 圆循如的板几合间 ,表面 ,渡园 ,分模 翻边 计不、 当 配 隙 过 角 线 设计观 外 响 影合置设理道磨 在一序 线加工 模前 分漆 对喷置 型要 线 布造模要 2. 分 置 不 于 布 线上利的 模面有 分 A 量1. 在