启飞汽车

汽车设计-汽车保险杠设计-系统介绍

 

3.7 汽车保险杠的位置尺寸标准 本标准适用于载货汽车、轿车和乘员在 17 人以下的小型客车。

— 保险杠应能在汽车低速行驶与同类车辆相撞时，保护汽车部件免受或减轻损坏。

 

— 轿车和小型客车应装置有前后保险杠，载货汽车应装置有保险杠。

 

— 保险杠应相对汽车纵向对称平面左右对称。

 

— 轿车和小型客车保险杠的长度应小于车辆宽的 90％，载货汽车的保险杠长度应不小于车辆宽的 70％。

 

— 保险杠的高度应在保险杠水平件有效接触面的上、下翼缘处测量。注：为保险杠水平方向的有效接触区域，并沿水平方向的零部件称为水平件。

 

— 保险杠水平件（在不小于车辆宽的 70％长度内）安装位置尺寸应符合下表规定。

 

 

— 保险杠上、下翼缘面与腹板相交处的圆角半径尺寸应尽量小。以免减少相撞时的有效接触面积。

 

— 保险杠应当具有一定的刚度和强度，一辆汽车应能在不小于 5％的坡度路面上（干的水泥或沥青路面），向上推行另一辆同吨位满载汽车，而保险杠无明显变性。两车应对正接触。

 

— 基本车型的变型车保险杠位置尺寸可与基本车型相同。

 

4.保险杠的材料及结构 

4.1 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，尤其在轿车、轻型车上，有用塑料保险杠取代全金属保险杠的趋势。

 

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占据了一席之地。目前，我国轿车。微型车、轻型车等生产厂家正在逐步实现该产品的更新换代。

 

塑料保险杠取代金属保险扛是汽车行业的发展趋势。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。

 

4.1.1 弹性体的选择 目前国外用于成型小轿车保险杠的聚丙烯专用科主要采取以下三种方法制得：

— 聚丙烯共聚物／EPDM 共混料

— 丙烯一乙烯嵌段共聚物／聚烯径热塑性弹性体（简称 TPE）共混料

— 橡胶物含量高达 35％的耐冲击型 PP／EPM“反应性共混料” 由于目前国内工业水平所限，国内轿车保险社多选用 A、B 方法，而其中又以 A 法居多。 

 

采用弹性体 AB 分别共聚 PP 进行共混。A 是一种 EPDM，它具有优异的低温冲击效果，但其粘度大，与 PP 共混后流动性差。B 是一种 TPE，既有较好的冲击韧性，又和聚丙烯有很好的相容性，还能像一般热塑性塑料那样在通用加工设备上成型。不论从拉伸强度、断裂伸长率，还是冲击强度考察，弹性体 B 均比 A 改性效果好，共混改性后树脂综合性能优。

 

4.1.2 PP 基础树脂的选择 保险杠属于大型薄壁注塑件，由于其模腔结构的复杂性，要求共混材料有较好的加工性，即要有良好的流动性能。同时，保险杠是抗冲部件，使用单一的均聚 PP 与橡胶共混橡胶含量高，使共混物机械强度大幅下降，而且成本较高。添加嵌段共聚 PP 不仅模量下降不多，而且冲击强度较高，选择合适的添加比，可以做到最优的性能价格比。

 

 

由上表可知，添加 30％共聚 PP-C 的体系冲击强度大大提高，可达到 700J／m 以上，而添加 15％ PP-C 的冲击强度只比均聚 PP-A 体系稍高，约 600J／m 左右。

 

此外，添加共聚 PP-C 的体系不但强度下降不多，而且流动性非常好，冲击强度也较高，完全适合保险杠的要求。 

4.1.3 抗热氧老化剂的选择 抗氧剂的使用应考虑到抗氧剂的变色性、热稳定性、水解稳定性、挥发性、聚合物中的相容性、迁移性和抽出稳定性、工业卫生与安全等。同时抗氧剂之间存在着协同效应与对抗效应。因此，如何合理选择抗氧剂既是科学，又是艺术，用得好，可以起点石成金之功效，使塑料性能和制品使用价值倍增；反之，会事倍功半，甚至产生相反的效果．

 

4.1.4 抗紫外线剂的选择 PP 的光氧化主要是由在合成、加工和储存期间引入的催化剂残留物、氢过氧化物、羰基和双键所造成。这些残留物或基因能不同程度地吸收波长大于 290nm 的紫外光，并参与多种光化学反应。光稳定剂一般分为紫外线吸收剂、猝水剂、氢过氧化物分解剂、自由基捕获剂四类。

 

目前 PP 光稳定剂主要有受阻胺光稳定剂（HALS）和紫外线吸收剂。由于 PP 对紫外线辐射特别敏感，尤其保险杠作为轿车的外饰功能件，使用于户外。因此，保险杠材料的紫外线吸收剂选用尤为重要。保险杠中使用光稳定剂，要注意它与树脂的相容性。这是因为一方面光稳定剂的使用度高于抗氧剂；另一方面，光稳定性在加工温度下溶解子聚合物中，而冷却后其溶解度降低甚至过饱和，从而导致起霜，影响了保险杠的外现质量。

 

4.2 材料标准确定 同一类材料执行不同材料标准，其试验项目，成品性能，模具设计均有差异。根据产品将要投放国家地区的不同，汽车材料工程师可确定材料具体执行的标准，或请原材料供应商提供相关资料。

 

现代轿车外饰件一般多为注塑喷漆或皮纹件，喷漆件为保证与车身颜色及漆面质量的一致，在选材时必须考虑喷涂系统。例如北美车身油漆多采用高温烘烤系统，外饰件选材时相应亦须选择可高温烘烤的原料。皮纹件选材时须特别考虑原料的颜色及耐候性能是否满足设计要求。

 

4.3 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68 乘研院内外饰部保险杠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。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)材料的.

 

4．4 我司现有车型保险杠结构 A11 前、后保险杠的材料选用 PP+ PE，其中 PE 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。

 

S11 前、后保险杠的材料选用 PP+ EPDM+T15，其中 EPDM 使保险杠具有一定的弹性，S11 考虑到成本，缓冲器结构相当简单，性能上相对于 A11 的要差些。B11 前、后保险杠的材料选用 PP+ EPDM+T10，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 A11。S18 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 PP 发泡的形式。

 

（下图为 S180 前保险杠系统构成图）保险杠本体，上下格栅，拖钩盖，下部支撑护板材料采用 PP+EPDM+T20: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 T20 的含义是材料中加上 20％的滑石粉，主要是提高保险杠外罩的刚度。吸能块一般采用 EPP 或者是 PP 发泡结构，起到吸收撞击能量的作用。

 

前/后保缓冲横梁本体材料采用冷轧高强度结构钢B340/590DP，缓冲横梁支架采用 B180P2（相对横梁本体的材料，该材料强度较低，但价格便宜），主要是为了满足欧洲法规中的前/后碰撞要求。

 

两侧支架材料采用 PP66+GF30%，该材料具有韧性好，表面坚硬的特性。下部支撑护板主要起行人保护作用，碰撞时支撑保护小腿，并起一定的美观作用。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。

 

为感谢大家对启飞汽车设计支持，现添加启飞汽车设计官网微信qifei2049。提“老杨”即可获得关于：车身、内外饰、底盘、总布置、整车CAE、catia参数化、catia、产品设计（家电、医疗器械、通信设备）、四大工艺、整车逆向开发、造型、模具设计、新能源三电 等相关领域等核心资料。

 

---