保险杠设计思想

㈠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：

●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，

提高行车安全性。

●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。

●美化功能。

●提高空气动力特性，保险杠正面迎风面积较大，对空气动力性的影响也

大

设计流程：

●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)

●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（BOM）

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：

表1

2、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EPP），

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

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、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ＰＰ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,

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：

“4．5．1 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。4．5．2 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。4．5．3 4．5．2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1．5mm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：3．1 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。

3．2 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。

3．3 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。

3．4 车辆的排气系统不应有妨碍其正常工作的损坏或错位。

3．5 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。”

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

㈡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1.2-2mm之间，并取合理的脱模斜度。