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汽车外饰之----内外饰保险杠讲义（2）【启飞专业知识系统分享-外饰04】

2017-11-14254作者：启飞汽车设计

B 保险杠外部突出物

1 保险杠两端应向车身表面弯曲以降低被堵塞的危险性至最小。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，使其不能被直径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，则应该认为满足要求。

2 如果与汽车竖直方面投影的轮廓线相一致的保险杠线条在一刚性平面，则此平面在从其轮廓线起向内20 mm 所有点处至少应有5 mm 的曲率半径，另外在其它情况下曲率半径至少为2.5 mm。此规定应用于从轮廓线至向内20 mm 处的环状区域，这一区域位于与车辆纵向对称平面各成15°角（见图1）的两竖直平面轮廓线切线点之间和前方（或后部，对于后保险杠的情况）。

3 第 2 条的要求不适用于保险杠上的镶嵌件或装在保险杠上的，但凸出高度不足5 mm 的零件，尤其是前照灯洗涤器的连接盖及喷嘴；这些零件向外的棱角应为圆滑，除了那些凸出不足1.5 mm 的零件的棱角。

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C、车轮防护

4.3.2油泥：

根据平面效果图制作油泥模型和数据模型，数据模型是运用逆向技术在油泥模型的基础上建立的。有时也可以直接在三维设计软件中构建数据模型，以减少设计成本。在制作模型过程中同时进行工程校核，满足各项法规要求和其他功能的要求，满足各个选配附件的大小和位置要求，除此之外，还要进行结构分块，考虑各部件制造工艺和材料。

4.3.3光顺：
光顺的要求很简单：外表面所有高可见区表面都应达到A级曲面。A面标准属于汽车企业的核心技术。体现的是一个企业的设计水准和风格。比如GM，标准的美式作风——粗旷，GM的A面标准要求在汽车业中属于比较低的。
A-class包括多方面评测标准,比如说反射是不是好看、顺眼等等。当然，G2可以说是一个基本要求,因为g2以上才有光顺的反射效果。但是,即使G3了，也未必是a-class,也就是说有时虽然连续，但是面之间出现褶皱，此时就不是a-class。

4.4保险杠结构设计：
结构设计是一个比较繁杂的工作，需要的周期也是最长的。

保险杠设计原则：
   1.以参考车保险杠结构为基础，确保结构可靠性；
   2.做到保证使用功能、方便检修拆装、利于制造；
   3.贯彻系列化、通用化和标准化的原则，简化配件规格；
   4.注意设计轻量化，尽量减轻自重；
   5.符合有关标准，贯彻有关安全、环保等法规的要求；并努力向国际水平的汽车靠拢。
保险杠安装结构设计一般过程。
  主要结合案例库及一些经验讲解保险杠结构设计注意事项！包括：提高注塑产品结构的刚性，减少变形，尽量避免平板结构，合理设置翻边，凹凸结构。设置合理的加强筋。

5．材料构成及性能分析

5.1 国际上保险杠材料的选择：

保险杠是最具代表性的汽车零部件，20世纪90年代以来，日本和欧洲80%以上的保险杠是采用注射成型的，目前，国外多采用弹性体改性生产保险杠，这种保险杠已占汽车保险杠总用量的70%。欧洲保险杠大部分采用可注射成型的EPDM改性PP材料，20世纪90年代初，欧洲约有85%保险杠用EPDM改性PP制作，1995年提高到95%。日本在塑料保险杠的开发方面始终处于世界前列，20世纪90年代日本大约80%的保险杠用改性PP制成。日本本田CR-X型汽车是世界上较早采用注射模塑法生产改性汽车保险杠的汽车。日产汽车公司和三菱油化公司也研制出由PP嵌段共聚物、苯乙烯弹性体和聚烯烃系乙丙橡胶3种组分配成的新材料制作的保险杠，该保险杠具有高刚性、耐冲击性、抗损伤并具有良好的光泽、弹性和涂装性。保险杠装车后，在8km/h受冲撞时可不碎裂，并具有复原的弹性。这种材料还具有装饰美观、可注射成型等特点，性能与聚氨酯差不多，成本则降低10%～20%。
北美汽车工业TPO使用量的年增长率超过10%。2005年，TPO在北美塑料保险杠市场所占份额将达75%，而RIM聚氨酯和PC/PBT则将下降到20%和1%。美国GM公司正在广泛采用TPO取代RIM作保险杠，福特公司正逐步停用PC/PBT保险杠，克莱斯勒公司长期以来一直使用TPO保险杠，并计划用TPO取代其他材料。TPO在市场上所占份额持续上升的一个重要原因就是材料性能的改善。
热塑性聚烯烃弹性体（TPO），主要成份为三元乙丙。TPO是迄今为止100%可以回收的热塑性弹性体，它完全适应了当代的环保要求。它具有高弹性、高强度、高伸长率和良好的低温性能；又具有优异的耐热耐老化和抗紫外性能，在常温下成橡胶弹性，密度小、弯曲大、低温抗冲击性能高、易加工、可重复使用。在TPE的家族中，TPO具有更低的成本和宽的加工范围。聚烯烃弹性体可以用于聚丙烯的冲击改性剂，增加韧性，提高低温曲挠性和硬外部零件的耐冲击性，作PP（聚丙烯）透明冲击改性剂；TPO可以用于汽车保险杠的专用料的改性. 　

5.2　材料构成：

国外广泛应用的汽车保险杠PP专用料的生产方法是在反应釜中共聚合（改性：通过化学方法在材料分子链上接上特殊的分子基团或与特殊助剂共混使材料具备特殊的性能），同时进行PP与乙丙橡胶等的共混.用这种方法生产的PP专用料性能优异。国内采用机械共混改性材料，其生产方法是采用双螺杆挤出机等将PP聚乙烯(PE)、橡胶、无机、填料等共混造粒。

5.3常见材质问题分析

现生产各车型保险杠定价普遍偏低。保险杠的用料为（车用）改性pp，根据等级不同市场价在12000元/吨—20000元/吨，按此价格一个用料为三公斤的保险杠的材料成本就在36-60元之间，这还不包括一些特殊用料、保险杠附件、加工费及运费等费用，综合各方面，保险杠的正常成本已高于定价，这就导致了供应商偷工减料行为的发生，事实也证明了这一点。我们十月初对各车型保险杠的成分进行了委托分析，结果表明各厂家均未采用化学改性的pp料（化学改性pp材料性能稳定，受加工影响较小，但价格较高），甚至一些作为保险杠用料的必要助剂（如提高缓冲性能的橡胶类助剂）也未添加，导致现有制件产生了诸多的问题。不仅保险杠，我们车上的其它制件有的也存在类似情况。加工工艺及水平的限制导致制件存在缺陷，有些缺陷甚至是隐性的，只有在装车时和装车后一段时间才体现出来。九月份卡车前保险杠发生的批量缝隙不均和装车后变形现象，其原因就是加工时保压定型时间不足导致制件存在应力，经喷漆烘烤后，应力释放变形，外形及安装尺寸都有所变化（见图1）装车后产生变形问题：

6.制造工艺：

6.1注射成型工艺及参数介绍

1、原材料的准备
因PA易吸湿，吸湿后对加工过程有影响，如熔体粘度下降，制品表面有气泡、银
纹等。而且制品的力学性能也明显下降。因此，成型前功尽弃必须进行干燥处理，在高温下易被氧化而变色和降解，所以，最好采用真空干燥，但在没有真空干燥的条件下，也可采用常压热风干燥。真空干燥温度为：85~95°C，时间为4~6H，热风干燥温度为：温度：90~100°C，时间为8~10H，干燥后的料不宜长时间放置在空气中（不超过1~3H）。

2、成型温度

机筒温度的选择，以材料的熔点为主要依据，同时与注塑机的类型制品的形状、尺寸有关。一般在220~320°C,机筒温度必须严格控制，以免熔料降解而使制品变坏。机筒温度的设置对塑料的塑化和熔胶的快慢影响较大，机筒的中段温度要高于熔点20~40°C、低于分解温度20~30°C，前段温度比中段温度低5~10°C，后段（加料段）温度比中段温度低20~50°C；加料口处冷却必须有效；如果中段温度太低，螺杆转速过快，可能会出现卡死现象，后段温度过高，会影响输送能力，螺杆吃料慢，影响生产效率。

3、注射压力
注射压力对材料的力学影响较小，注射压力的选择，主要依据注塑机的类型机筒温度、制品形状、尺寸、模具结构，还取决于注射速度、注射时间、保压时间等因素。

4、注射速度

注射速度的选取与制品的壁厚、熔体的温度、浇口的大小等有关，对薄壁产品，注射速度可较快，而对厚壁产品则注射速度可较慢，熔体温度高，注射速度要慢些，浇口尺寸小，注射速度不能太快，否则会因剪切过量引起熔体温度过高而降解，导致制品变色和力学性能下降。注射速度太快，也会使制品出现气泡、烧焦等缺陷。

5、螺杆转速

适宜采用中速，转速太快会因剪切过量而使塑料降解，导致制品变色和性能下降，转速太慢，会影响熔胶的质量，同时也会因熔胶时间长而影响生产效率。

6、背压
在保证制品质量的前提下，背压越低越好，高背压会使熔体剪切过量而过热降温。

7、模具温度

1）模具温度高，制品的硬度、密度、拉伸强度、弹性模量提高，。

2）模具温度与制品的性能要求有关，对于要求伸长率、透明性好的薄制品，模具温度低些较好；而要求强度高、耐磨性好、使用变形小的厚制品，则模具温度高些好。具体如下：

3）模具温度对制品的收缩率影响很大，模具越高，收缩率越大，反之，收缩率小。

8、成型周期

主要取决于制品的壁厚，对薄壁制品，注射时间、保压时间、冷却时间都可以较短，而厚壁制品，为防止收缩变形、凹痕、气泡等出现，注射时间、保压时间相应加长，采用高模温，冷却时间应较长。

9、制品后处理

在成型过程中分子取向，冷却过程中的结晶，使制品存在一定的内应力，在以后的储放或使用过去时程中，制品的尺寸和形状会发生变化。因此需要进行退火、调湿处理。

1）退火
使用温度高于80°C或精度要求高的制品，制品脱模取出后，放于油或石蜡中退火。退火温度高于使用温度10~20°C，时间10~60分钟。（视制品的厚度而定）

2）调湿
长期在潮湿或水溶液中使用的制品，在成型过程中，制品取出后，放于沸水或醋酸钾水溶液中1~2天。

10、筒滞留时间
在生产过程中，若机筒温度在300°C以上，要避免熔体在机筒内滞留时间过长（20分钟），否则会过热分解，使产品变色或变脆。若需临时停机超过20分钟，可把机筒温度降至200°C。长时间停机时，必须使用粘度较高的聚合物来清洗机筒，可以用HDPE或PP来清洗。

-End-

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