保险杠设计思想

1、 设计思想保险杠是汽车上较大的外覆盖件之一，作为一个独立的总称安装在汽车上，它对车辆的安全防护、造型效果、空气动力等性能有较大的影响。其作用有两个方面：保护作用，当汽车与其他车辆或障碍物发生碰撞时，避免损伤车身和附件；装饰作用。保险杠按其使用材料分为金属保险杠和非金属保险杠。金属保险杠一般采用高强度钢板冲压而成，一般用于客车和货车；非金属保险杠采用模压塑料板材、改性PP材料，一般用于轿车。保险杠的主要功能是安全防护，因此其结构要求具有足够的强度、刚度并兼有对装备件、人、车的保护作用，即起缓冲吸能作用；另一方面，应满足整车造型效果及空气动力性的要求。 保险杠的结构组成、功能及常用材料： 1）保险

2、杠支架：连接保险杠总成与车体纵梁，ST12厚1.2mm； 2）保险杠骨架：安全防护主要承载件，一般灯口区域和端部设有加强结构，ST12厚1.5mm； 3）保险杠外壳：装饰、外形效果、空气动力性，改性PP厚3.5mm； 4）保险杠侧导向架：保险杠后部两侧可靠定位连接，保证与翼子板间隙，防止保险杠后侧面变形，改性PP厚2.0mm； 5）进风口格栅：通风、装饰造型效果，改性PP厚2.0mm；6）装饰条：也叫防擦条，设计成独立装配件擦碰伤后可单独替换，改性PP厚3.5mm；1、设计原则与设计流程保险杠的设计一般要遵照以下原则：l 保护功能 在汽车发生碰撞时，保险杠应能吸收部分能量，以保护车身，提高行车

3、安全性。l 装置功能 在保险杠上要给予足够的空间和装置条件以装置灯具、牌照架及牌照等件。l 美化功能。 l 提高空气动力特性，保险杠正面迎风面积较大，对空气动力性的影响也大 设计流程：l 造型设计阶段：1、造型可行性分析(含典型断面设计)2、制作典型截面3、整车空气动力学分析4、造型CAS面发放(制作物理模型1)l 结构设计阶段：1、 工程可行性分析(含主断面设计)2、 汽车牌照安装位置和照明（前和后）3、 前后保险杠位置校核4、 保险杠突出校核5、 汽车牌照安装校核6、 保险杠低速冲击校核7、 零件描述（描述各零件尺寸、重量、工装及工艺流程等）8、 2D 图/ 3D 数模9、 物料清单（BO

4、M）10、 工程检查报告11、 间隙及公差偏置的解释12、 目标成本及重量13、 检查装配顺序14、 布置装配线2、设计参数确定1）保险杠与整车相关的参数：接近角、离去角、前悬；2）保险杠的自身参数：长、宽、高；3）保险杠的材料参数：材料的流动性、成型性等；4）保险杠的相关法规：雾灯的离地高度、牌照灯的配光角度；5）保险杠材料的技术参数：保险杠面罩是大型薄壁注塑件，面罩同时又是外覆盖件，要求所用材料具有较好的流动性，同时具备较高的制作精度和耐紫外线稳定性，大部分车型前后保险杠的基本材料采用改性聚丙烯（PP+EPDM），保证了车体间隙和外表色泽的稳定性。在结构设计中，为避免转角处应力集中，都采用

5、圆弧过渡，这对于模具制造及使用寿命都是有利的。表1是目前欧美系、日系及目前我们采用的保险杠材料的性能对比：项目单位欧美日系PP+EPDM密度g/cm30.950.990.971.040.970.02填充物含量%01210200熔体指数g/10min515123512拉伸强度MPa1420142015断裂伸长率%20050050500100弯曲模量MPa7001100100018001372弯曲强度MPa15261526悬臂梁冲击强度（缺口）KJ/m223NBNB46-30510377成型收缩率1/1000713698 表12、缓冲块材料的技术参数缓冲块材料用的是聚丙烯发泡珠粒泡沫塑料（简称EP

6、P），特性试验值模塑件密度范围20-90kg/m360 kg/m380 kg/m3抗压强度Y=-8.943310-2+4.528910-3X+3.132510-5X2M pa min0.2460.399抗拉强度Y=0.2225+4.613610-5X+2.324810-5X2M pa min0.2920.346吸水性0.02g/cc max其中X为模塑泡沫密度，Y为相应的特征值。一般来说，密度的选择是根据不同的车型来区分的。具体见下表：密 度使用车型级别30-50经济型车50-80中 级 车80-120高 级 车我们目前采用的是密度为80 kg/m3的聚丙烯发泡珠粒泡沫塑料。3、环境条件、材料

7、、检验要求为了适应各地不同的气候地理条件，汽车保险杠用材料必须能很好的适应各种环境条件。汽车保险杠所用材料主要有：PP+EPDM（改性材料），ST12；汽车保险杠用PP+EPDM材料性能及检验要求，必须满足MS220-03 PP + EPDM (TPO) 保险杠外壳中的规定：“4. 要求除此要求之外,运用本材料的总成应满足适当规格性能说明书。4.1.一般要求 产品应该无瑕疵，不匀光泽, , 斑点, 弯曲, 银色条纹, 开裂, 过多的流动痕迹, 焊线, 不匀色彩, 凹痕和其它缺陷。见下表。检测项目单位要求检验方法类型1类型2类型3类型4类型5熔化指标g/10 min 10101810125.2拉

8、伸强度MPa(kgf/cm2) 10(100) 12(120) 12(120) 15(150) 15(150)5.3延长率% 300 300250100 100弯曲系数MPa(kgf/cm2)51098(52001000)617931(63009500)980147(10,0001500)1176( 12,000) 1372(14,000)5.4伊左德氏冲击强度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)高速冲击强度强度23J 97 1014145.6-301511

9、 142024热变形温度 707590 100102.7C.L.T.Emm/mm/10-5 8.512. 875.55.8加热下陷mm 78 64 45.9在 30和60测量线形膨胀系数。”ST12为碳素钢。应满足钢材的一般性能要求。4、设计基本限制因素由于保险杠外壳是汽车外表件，除了满足汽车外观造型的需要，还要满足国家相关的法规；GB11566-1995轿车外部凸出物中规定：“451 保险杠两端应向车身表面弯曲。如果保险杠是嵌入式的；或和车身结构形成一体的；或保险杠端部向内弯曲但不能被直径为100 mm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20 mm，则认为满足要求。4

10、52 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。453 452的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15mm的零件除外。” 5、零部件装配设计保险杠设计阶段除要满足其外造型及结构性能方面的要求之外，对其装配工艺性能也必须同等重视。装配工艺性包括各安装固定点的安装位置，安装操作可行性，以及装配力的规定等。6、零部件试验要求保险杠外壳属于外部塑料件，必须按照MS200-48外部塑料件实验方法标准中所规定的试验方法及标准进行试验，并达到相关要求。保险杠作为保护车身的部件，对在发

11、生低速轻碰时保护车身相关功能件必须起到相应的保护作用。在低速碰撞时，保险杠及相关部件所起到的作用应该满足GB17354-1998汽车前、后端保护装置中的规定：“3要求：按第4条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：31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。32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。33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。34车辆的排气系统不应有妨碍其正常

12、工作的损坏或错位。35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。”设计规范的保险杠总成，是由较高强度的主横梁和左右两个吸能元件组成。主横梁的作用是将任何形式的偏置碰撞产生的能量，尽可能均匀地分布到两个吸能元件上，使能量最大限度均匀地被吸能元件吸收，并将碰撞力均匀传递到两个纵梁。显而易见，高强度的保险杠骨架更有利于碰撞能量的均匀分布。7、其他1). HFC7240轿车设计任务书2). MS 210-06塑料铸型 外表面使用3). MS 200-48外部塑料件实验方法标准4).GB 零部件设计 1、设计步骤及设计计算保险杠外壳设计需考虑因素： 1）脱模斜

13、度、方向及分型面：为了便于塑料件从模具型腔中取出或从塑料件中抽出型心，在设计时必须考虑塑料件内外壁应具有足够的脱模斜度，当保险杠为改性PP时一般取30-10脱模斜度。方向及分型面同脱模斜度是同时确定的，本着尽量简单的原则，在结构处理上尽量避免飞边或使其易于清除； 2）壁厚：塑料件的壁厚取决于对其性能的要求，如结构强度、尺寸稳定性、装配等，一般在1-6mm之间，最常用的值为2-3mm，外壳一般取3-4mm。同时，应尽量使壁厚均匀一致，避免出现锁孔、气泡、塌坑等缺陷。如需要，不均度应控制在1:1.5-1:2范围内； 3）加强筋：为了确保塑料件的强度和刚度，而又不致使塑料件的壁厚过厚，可在其适当部位设置加强筋。加强筋高度不应超过40mm，尖端厚度1.