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汽车外饰之----外饰件设计规则（上）【启飞专业知识系统分享-外饰10】

2017-11-22200作者：启飞汽车设计

3.术语和定义

3.1外饰件

指车身外部可见的装于车身本体的功能件，这些件除满足本身功能外，还要求它们起装饰作用，而这些件对车身外形影响又比较大，如前、后保险杠，散热器面罩，防檫条等。

3.2吸能型保险杠

这类保险杠能满足8km/h速度冲撞的法规要求，他们的共同特点是都有能量吸收体。一般由面罩、能量吸收体、骨架及连接件组成。

3.3低能量吸收型保险杠

在4km/h左右的低车速碰撞时，具有保护车身的性能，是比较廉价的保险杠。它不是依靠特殊能量吸收体，而是保险杠外皮本身或加强板的变形来吸收瞬间冲击能量。要求保险杠外皮的树脂材料有高刚性和耐冲击性，多以使用聚丙烯（PP)为主。

3.4钢化玻璃

钢化玻璃是将普通玻璃加热到高温，而后用压缩空气急剧冷却，如此经过淬火后的玻璃，其强度大为提高，而且由于玻璃表面形成残余压力层，当玻璃受力超过抗张强度时，首先从内层开始破裂，并迅速发展成龟裂，使玻璃碎裂成无锋利边缘的小块，飞出的动能很小。钢化玻璃的缺点是，当撞车破坏时，或由于热处理后残余应力过大法生自爆的-刹那，玻璃将会失去透明度。玻璃的失透性使驾驶员无法辩清方向，很不安全，因此又出现了周部钢化玻璃，即主要视野区不钢化，碎片呈大片状，能确保视野，而其周围是钢化区。

3.5夹层玻璃

夹层玻璃是将两层普通玻璃板用聚甲基丙烯酸甲酯或其它透明塑料薄膜热压而成。玻璃破碎时不会造成整个碎块而影响视野。薄膜还能吸收撞击时的剩余能量，因而能减轻伤亡，所以国际上趋向于认为夹层玻璃比钢化玻璃更安全。

4.保险杠设计规则

4.1 一般前后保险杠的结构大体雷同。保险杠的功能如下：

a) 保护功能，在汽车发生纵向碰撞时，保险杠应能吸收部分能量，以保护车身。各国都有严格的法规，一般要求可吸收相当于8km/h速度下的冲击能量。冲击后，对车身及车身功能件的保护和保险杠的永久变形量也都做了严格的规定。有的法规放宽到4km/h，并取消了对保险杠变形量的规定。一般视法规要求并根据造型、成本、品质等因素确定保险杠的形式和结构。

b) 装置功能，在保险杠上，有的装置着灯具、牌照架及牌照等件，要给予足够的空间和装置条件。

c) 美化功能

d) 提高空气动力特性，保险杠正面迎风面积较大，对空气动力特性影响也大。前保险杠形状的最佳化设计对减少正面迎风阻力系数和升力系数效果明显。侧视图方 ⑷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。俯视图形状上，应消除棱角与修饰端头形状，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少阻力和升力。在前保险杠下部设置阻风板或做出阻风板一类的形状，也对改善空气动力特性有作用。

4.2吸能型保险杠
4.2.1筒式结构能量吸收式

图1为采用筒状能量吸收装置的保险杠系统，在这种能量吸收装置基础上又开发了多种保险杠，最由代表性的如图2所示。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，比其他形式的保险杠吸能率高。其特点是保险杠突出车身外的量小、耐温性好。保险杠材料多用聚氨酯（PU)和聚丙烯（PP)等树脂。

4.2.1.1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，并具有可吸收上下右偏置输入力的能力。能量吸收发泡树脂采用聚氨酯(PU)和聚丙烯(PP)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。保险杠外边在受冲击变形后要恢复原状，所以应采用聚氨酯(PU)和聚乙烯(PE)发泡树脂等复原性好的材料（图8-7-3)。

4.2.1.2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(PU)等树脂结构体（图4)。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效率高，但在设计时应注意它有模具费用高和模具修整困难等缺点。

4.2.1.2.1面罩(保险杠本体)与横梁（蜂窝状吸能器）的连接如图8-7-5所示，A剖面为保险杠上端面罩与横梁搭接配合方式；沿接触处，其间均匀布置B剖面所示的卡接结构；面罩与横梁的下端同样布置C剖面所示的卡接或螺钉连接结构；中部主体连接如 D剖面所示，有焊接，螺钉连接型式，但在某一具体的结构设计中，应注意方案的整体一致性及布置的合理性。

4.2.1.2.2横梁与骨架的连接

如图6所示，横梁与骨架的连接一般是在面罩与横梁形成总成后再与骨架相连，在横梁的上部或中部均匀合理地设计有G剖面所示地卡接结构，与骨架上的翻边卡接。下部设计如F剖面所示型式的卡子，做辅助连接，为方便、准确实现卡接，需加定位销，F剖面的定位销孔结构应保证顺利装配。

4.2.1.2.3保险杠与本体连接

如图8-7-7所示，保险杠与本体地连接，是指保险杠面罩、横梁、骨架形成总成后，通过支架实现与车体纵梁的连接，如M剖面所示。保险杠与周围相关件之间还有些辅助定位点，如侧面J剖面所示与翼子板地卡接、C上端I剖面所示与翼子板地连接、H剖面所示上端与侧导向架的搭接等，这些辅助定位点都是为了保证保险杠地侧面连接，保证保险杠与翼子板之间地间隙。此外还有后部K剖面所示与轮罩护罩地连接。

4.2.1.2.4保险杠与其它部件地连接

如图6、图7所示，N剖面为扰流板与面罩地连接结构、沿接触处一周搭接为卡子型式；0剖面为独立式装饰条与面罩地连接，为卡接结构；P剖面为号牌板与面罩通过支架地连接方式；Q剖面为进风口格栅结构，有整体和独立两种形式；L剖面为灯具与保险杠结构件的连接配合关系。

4.2.1.2.5保险杠结构设计中应注意地问题

a)结构的合理性

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，还应特别注意拆装地方便性，做到间隙合理，无干涉现象。如图8-7-8所示，保险杠装配方向为X，如箭头所示，为保证卡接到位、可靠、筋在装配方向上与骨架配合应留有1~2mm间隙，而在Z方向上筋与面罩配合面应可靠贴合，起对面罩的支撑作用，以防止其变形。

b)结构工艺性

保险杠面罩与横梁都是大型薄壁注塑件，面罩同时又是外覆盖件，要求所用材料有较好地流动性，同时具备较高地制件精度和耐紫外线稳定性，一般采用改性聚丙烯 (PP+EPDM)材料。
原则上不可在保险杠高可见区表面上加加强筋，以防注塑表面缩痕，影响A面质量。一般可加内加强板，通过塑焊或螺接的方式与保险杠本体联接来加强。
在塑件结构设计中，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0.5-lmm的园角，而拐角处，可采用如图&7-9所示的园角半径，以减少应力，并能保证壁厚一致。

孔一般应设计成通孔，避免$5以下盲孔。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1:2 —1:3。

4.2低能量吸收型保险杠

在4km/h左右的低车速碰撞时，具有保护车身的性能，是比较廉价的保险杠。它不是依靠特殊能量吸收体，而是保险杠外皮本身或加强板的变形来吸收瞬间冲击能量。要求保险杠外皮的树脂材料有高刚性和耐冲击性，多以使用聚丙烯（PP)为主。

图8-7-10是内侧装有钢制加强板的保险钢。图8-7-11 是为充分发挥树脂特性，在保险杠外皮里面加有整体成型的加强筋，而不用加强板的为了减少质量，某些保险杠的加强版用铝或玻璃纤维增加树脂制件，甚至不带加强板的保险杠也用玻璃纤维增强树脂制件。

4.3保险杠设计规则步骤

为更好优质的完成前保险杠的设计任务，减少后期的返工修改工作，必须在设计开始前做好以下几项检査工作：

a) 对车身外表面的检査，包括光顺检査，制造工艺检査，增厚检査，相关法规检査：光顺检査：利用反射分析（斑马纹检査）和截面分析（曲率梳分析）来检査单张面的光顺程度，以及面与面间拼接的光顺程度（相切连续或曲率连续)；利用偏差分析来检査面与面间拼接的精度，拼接精度不高，对后期的增厚设计带来问题。制造工艺检査：保险杠为外观件对表面质量有很高的要求，表面不允许有瑕疵。对目前大多采用注塑工艺成型的保险杠来说，在造型光顺的同时就要考虑到保险杠外面应在脱模方向I:完全没有“负面”，保证在模具设计上，模具分型线不会分到保险杠表面上，从而保证保险杠外面的表面质量。

增厚检査：增厚检査实际上也是对车身外表面的质量的检査。在软件中先将要增厚的面缝合（sew)，然后进行增厚分析，若不能增厚，软件会将不能增厚的原因诊断出来，然后显示告诉你问题所在的位置。大部分不能增厚的原因都是因为面与面间拼接的精度不够。增厚问题解决了，那以后的具体结构设计将非常顺利。当然有些保险杠造型复杂，面特征较多，在光顺检査和偏差检査都通过的情况下也不能增厚，在这种情况下，就比较麻烦一些，不能采用简单的增厚命令来达到目的，只能利用软件缝合成实体的功能来达到增厚的目的。

保险杠厚度范围为：2-5.5mm。
相关法规的检査：这方面应在总布置的配合下，完成对保险杠相关法规的检査校合，如接近角和离去角的规定，对雾灯高度的规定等，不要出现有违法规的设计在设计前期还要对前保险杠的周边条件有所掌握。周边条件主要是指前保险杠周边的零件及其设计进度，以及与这些周边零件的设计间隙。

前保险杠周边零件：翼子板，发动机舱盖，前大灯，雾灯，探测雷达，挡泥板等。了解各周边零件的设计进度，设计完了的调入作为前保险杠设计的边界条件及硬点，未设计完成的与对方设计人员进行沟通，彼此了解设计思路，以便可以同步设计，最后配合不会出现大的问题。设计过程中也要不断更新周边零件的数模，保证设计过程中所用的数模都是最新的。

与周边零件的设计间隙：与翼子板的间隙轿车0.5-3mm 与前大灯的间隙：2.5>4mm 与发动机舱盖间隙：8-15mm 与雾灯的间隙：2-3mm以上述间隙数据为依据，检査外表面上的分缝线的合理性。

下面进行详细设计步骤的介绍：

步骤1: 反复拆装参考样车，吃透样车安装结构，能参照样车设计的尽量参照。
掌握在关键位置的尺寸位置关系，避免以后参考设计时出现“形象而神不象”的现象，从而不给以后的实际装车留下隐患。进行主断而的设计，请专家参与讨论，确定保险杠的安装结构，及与周边各件的关系。

步骤2: 收集各个周边零件的最新设计数模，分别放到不同的层中，并将各个层用零件名称来命名，以便设计过程中快速的调用。

步骤3 根据外形造型特征，确定前保险杠的主脱模方向，一般情况下都为X方向。有些保险杠要求双色喷涂，双色喷涂的分界线处就会有一条沟槽，这样的保险杠的脱模方向要根据沟槽方向而定。

步骤4:确定保险杠的厚度，把外表面增厚成实体。

步骤5:根据校核过的外表面上的分缝线进行周圈翻边的设计，综合考虑与周边零件的配合关系的情况下，给翻边加适当的脱模斜度，两侧与挡泥板配合的翻边不宜太高，满足与挡泥板的安装空间就可以，尽量减少模具两侧的滑块行程。

步骤6:探测雷达的安装结构设计。探测雷达轴线可按保险杠外面法向布置，通过一弹性簧片卡在保险杠的内面来固定。

步骤7:设计雾灯安装结构。根据装配形式的不同，对应的安装结构也不相同。从前往里装的方式（雾灯预埋有螺栓），安装结构比较简中.，模具不需要抽芯，但很多时候需要在外而加一块装饰盖板；从内往外装的雾灯，安装结构需要在保险杠本体上预埋螺栓或螺母增加模具难度，否则就需要侧抽芯。

步骤8:缓冲块或者是蜂窝状缓冲横梁的设计。设计前先确定零件的脱模方向。

步骤9:装饰条的设计。装饰条有分段注塑成型的，也有整体变形安装的，根据不同的造型效果，采用不同的形式的装饰条。分段注塑的装饰条安装.'I:要有螺钉连接和卡接两种。

步骤10:防撞横梁的设计，以参考样车为基础，-般都为螺栓连接到车身上。

步骤11:与周边零件设计者协商，确定安装点，保证各部位连接、定位的可靠，特别注意拆装的方便性。

步骤12:根据明细表的层级关系进行零件的装配，装入标准件卡扣及周边零件，进行详细的自査工作，包括装配干涉的检査，装配工艺的检査，以及中个零件的制造工艺的检査等。

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