保险杠设计指南Word格式文档下载.docx
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-CMVSS215BumperStandard(CMVSS518保险杠标准)
-ECE_R42_
-IHSBumperBarrierTestProtocol(IIHS保险杠障碍物测试协议)
-RCARBumperBarrierTestProtocol(RCAR保险杠障碍物测试协议)
-RCAR15km/h40%10°
OfsetImpactProtocol(RCAR15km/h40%
10。
偏置碰撞协议)
-PedestrianProtection(行人保护)
Directive2003/102/EC
GTR
EuroNCAP-GB17354-98汽车前后端保护装置
外部突出物要求
ECER26.01,EEC79/488;
牌照安装:
GB15741-95,EEC70/422
2.1.2满足冷却系统的有效进风面积
2.1.3符合造型要求,整体外观的流畅,协调性
2.1.4低成本,自重轻,材料的可回收利用性
2.1.5工艺可行性,拆装方便的原则
2.2保险杠的功能要求
保险杠属于重要件。
在车辆碰撞时起到吸收碰撞能量,降低对人体的伤害程度的作用。
其主要功能有:
2.2.1保护功能
在汽车发生纵向及角部碰撞时,保险杠应能吸收部分能量,以保护车身,整车照明系统,冷却系统,发动机盖,行礼箱盖等;
行人保护功能,在保险杠下部加装有缓冲块,更好的保护行人碰撞时小腿的伤害值。
222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;
2.2.3为车辆冷却系统提供换气通道
2.2.4外观装饰功能
2.2.5改善空气动力特性
保险杠正面迎风面积较大,对空气动力特性的影响也大。
前保险杠的最佳化设计对减小正面迎风阻力系数和升力系数效果明显。
侧视图方向上,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,以求同车身本体形状相匹配,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小阻力和升力,保险杠与车身本体间隙不宜大。
在前保险杠下部设置导流板一类的形状,也对改善空气动力特性有作用。
2.3拔模方向的确定
保险杠的拔模方向一般定义为X向
2.4厚度的定义
保险杠本体的厚度一般定义为3〜3.5mm
2.5保险杠的安装方式选择
保险杠的安装方式通常选择为用卡扣插拔、螺钉紧固等方式,以安装便捷,保证安装间隙为主
2.6售后服务便捷性的分析
由于大灯的维修性很高,需要分析拆卸大灯的时候是否需要拆卸保险杠;
拆装保险杠是否便捷,要求保险杠能够重复拆装3次。
2.7间隙面差的初步定义
SYMBOL
AREA
GAP
OFFSET
A
BUMPERXHOOD
5皿巾
040.5/0
B
BUMPERXHEADLAMP
3.0~1+5^.i(VAR)
C
FENDERXBUMPER
Q.5405W
4).7刊0
3.0ijci.5
-3.0±
05
F尺OIMTBUMPER
HEADLAMP
FRONTBUMPER
Offset:
VARIABLE
FromptD.toptE:
.5*0.5
OFF-SET
N
BUMPERKTAILLAMP
3.0如
2,0iPs
□
TRUNKLIDXREARBUMPER
5.0±
i.o
OJUtPS
3.保险杠法规要求详述
3.1GB17354-1998ECER42《汽车前、后端保护装置》
车辆在按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赠明和信号装覽应施堆蜒正常工柞并清晰可见.如果出厂时安装好的照明裝矍失调t允许进行调整以符合娩定耍求•但只限于釆用常規的调議方法*如果灯丝折断•应允许更换灯泡匸
32发功机罩•行节箱羞和丰门应能止常开闭.丰辆的傅门在毬撞的作用下不得□行开启"
33车稱的熾料和怜知采藐应无泄漏.不发生油、水路堵寒'
耳密封装蚩与油.水箱金亦应能正常」作.14车辆的推气系统不应有妨碍扛正常工柞的损怀或帶位“
35丰辆的传动乘冼、悬架系址〔包膳轮腑4转向和制动辜號应保持克好的调整狀态井龍正KSH作.
Min.70mm
前/后保险杠正向
前/后保险杠30。
角
445^0mm
前/后保险杠碰撞高度要求
3.2车辆的通过性能
(满载情况下的接近角,及离去角)
(GB11566-1995,ECER26,EEC74/483,EEC79/488)要求如下:
4*5保险杠
鼻1族险杠两端应向车身表而弯亂如果煤险杠是嵌人或的{我弟阵身结檜形成一律的丫茨保险掘惴那向内弯曲但不能械直径为100mm的球体所接触.井且保险H端部和附近的聿身表而之间的间隙不超过氏nmb则认为橋雄察求*
4*5・2保险杠上的元件斯有朝外的刚性麦而的圜角半径应不小于5mm.
4-5-3譽氛2的要球不适用于保险杠上的镇嵌井或装在保睦杠上但凸出高度小于5mu的零件,尤其足前照灯號洙群的连接蛊及喷嚥.这些零件向蚱的角应足饨角‘但凸出高度军足l.Smm的零件除外.
保险杠与车身,所有端面应向内弯曲,且不能被直径为100mm的球体所
接触,且与车身(发盖,后背门,翼字板,大灯等)表面配合间隙不超过20mm(保险杠上所有朝外表面且能被半径100mm的球所接触到的圆角半径应不小
5mm(下图为S18前保外表面圆角的检查情况)
prohltm
areaproblem
SectA—A
SECTBB
3.4应有足够空间安装牌照及满足牌照的视野要求
GB15741-1995可视范围:
安装于号牌板上的号牌应在如下空间范围内可视,该空间由以下四个平面组成:
通过号牌两侧边并向外30°
的两个铅垂面;
通边号牌上边缘与水平向上15°
的平面,经号牌下边缘的水平面(若号牌上边缘离地高度大于1.20m,该平面应与水平面呈向下15°
)。
(下图为S18后保牌照安装情况的检查)
3.5轮胎中心向前30°
和向后50°
的两个辐射平面内充分盖住轮胎
(GB7063-94)
6
3.
行人保护要求(EEVCWorkingGroup17PedestrianSafety)Leg/hiee
•
nun:
Maxiniumlateralkiicebendingangle<
15°
;
•Maximumlateralkneeshearingdisplacement<
6
Maxiniumlateraltibiaacceleration<
[150g].
下图a为保险杠,发盖间偏置量,b为吸能块,c为缓冲横梁,d为保险杠下护板;
根据经验值,a的最小尺寸为75mm.
上图为S18行人保护校核情况
HSS3£
匸
Y=OSECTION
Y=41SSECTION
保险杠截面轮廓
300mm
用类似EPP的材料作为增加
T-11‘
上图为行人保护保险杠基本截面轮廓
小腿位的碰撞吸能空间
230mm
4.保险杠的典型截面分析4.1典型截面简介
保险杠的截面基本包括:
丫=0,30°
CORNER,碰撞横梁布置空间截面;
发盖锁开启截面;
上部安装点截面,格栅安装截面;
与大灯配合安装截面;
与大灯配合安装支架安装点截面;
与翼子板配合截面;
侧支架安装截面;
与轮罩护板安装截面;
与行人保护下部缓冲块安装截面;
吸能块安装截面,牌照安装截面(包括丫向和Z向,中欧等国家)等等。
4.2固定点的分布
参照S18保险杠来说,前保上部有4个固定点固定在水箱横梁上,左右侧边用固定在翼子板上的侧支架卡接,卡接点数量根据保险杠侧边长度来具体确定,下部用3到4个凸台和下部缓冲块插接,左右两侧下部和轮罩护板卡接;
后保安装方式和前保基本一样,只是下部用翻边卡接在后保碰撞横梁支架上。
4.3丫=0布置截面
+吧牴舉苹吒邸吐
4.430°
CORNER布置截面
4.5碰撞横梁布置截面
0X
IX
5Z
..
ox
1X
4.7上部安装点截面
4.8格栅安装截面
IZ
11
3Z
4.9与大灯配合安装截面
4.10与DRL灯、雾灯安装截面
4.11与大灯配合安装支架安装点截面
4.12侧支架安装,与翼子板配合截面
4.13与轮罩护板安装截面
4.14与行人保护下部缓冲块安装截面
-IX
4.15吸能块安装截面
1
S
丿
1/
1)
4.16拖钩布置截面
4.17牌照布置截面
4.保险杠三维数据的设计
4.1材料的详细说明
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EPDMS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+T,其中EPDMS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。
保险杠本体,上下格栅,拖钩盖,下部支撑护
板材料采用PP+EPDM+T2C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;
或者使用PBT材料,吸能效果更好,但价格偏贵。
前/后保缓冲横梁本体材料采用冷轧高强度结构钢B340/590DR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。
4.2圆角半径的分析
保险杠的圆角在符合法规的前提下,服从于整车造型,服从于匹配效果尽量做到R角拐点位置对应或重迭。
保险杠的R角一般在3〜0.5mm之间,在尖角处,需要至少保证0.5mm的R角,保证结构的牢固和料的流动性。
4.3整体结构的分析
保险杠系统的内外部制约的条件较多,结构复杂,设计时应特别注意结
构的合理性,除要保证各部位的连接、定位的可靠性,还应特别注意拆装的方便性,做到间隙合理,无干涉现象。
4.3.1保险杠系统的结构设计
保险杠的设计不仅要满足使用要求,而且要符合塑料的成型工艺特点,并且尽可能是模具简单。
这样,可使成型工艺稳定,保证制品的质量,又可使生产成本降低。
保险杠系统的设计结构设计主要包括形状、璧厚、脱模角度、加强筋、支撑面、圆角、孔位等等。
4.3.2零件的形状
在造型时,需要考虑零件的可制造性、可靠性等细节。
4.3.3可靠性
尽量避免零件的局部突出和大的悬臂结构,装配后零件变形。
设计之初最好考虑两安装点连成一体或加宽凸缘,或者背面加筋等方法解决。
在与车身要求有配合的边界加凸缘可以减少零件的变形量,提高配合精度,保证质量。
4.3.4零件的璧厚
保险杠的璧厚力求均匀,否则会因为固化或冷却速度不同而引起收缩不均匀,产生内应力,导致零件产生翘曲变形和缩痕。
汽车外饰件璧厚一般取2.5+0.25mm,大型件如保险杠取3+0.25mm〜3.5+0.25mm。
为避免厚度的变化影响零件表面质量,设计时特别强调料厚变化需保证足够的过渡区:
T3-T仁T3
如果:
T3=1.0mm,D=25mm
T3=2.0mm,D=75mm
T3=3.0mm,D=100nm
435脱模角度
塑料件设计必须考虑脱模角度,避免脱模角度为零或负角。
脱模角度越
大,零件就越容易脱模,但容易造成零件厚度不均,影响制造精度。
一般脱模角度和零件深度有关,最小和最大的脱模角度可参考下表。
但皮纹件脱模角度相对于非皮纹件需大些,具体与皮纹深度有关,一般每0.025皮纹深度需1°
脱模斜度,皮纹深度增加时脱模斜度随之加大。
零件深度(W
最小脱模角度(D)
最大脱模角度(D)
“T”〜12
30〃
4°
12〜50
1°
5°
50〜75
30〃
6°
75〜100
2°
100
表:
零件深度与脱模角度关系
4.3.6加强筋
塑料件特别是大型零件如果仅有一定的璧厚是无法保证制件的形状和尺寸的,更谈不上一定的强度。
因此必须在一些如孔,大曲面或安装点处加筋,以提高强度和刚性。
外饰件主要表面(CLASSA—般不宜加筋,次表面(CLASSB加筋时根
部璧厚也不可大于璧厚的1/2,对表观质量要求较低的是非可见表面
(CLASSC&
D
有时由于结构的限制,需要在主表面(CLASSA背后布置安装点等,此时为防止表面缩印,安装点璧厚尽量薄或局部开口,由于安装时此部位应力集中,为防止断裂,常加一些小筋。
437支撑面
若用整个面作为零件的支撑面,稍有变形就会影响外观和车身的配合。
因此实际常采用凸边和局部凸起的支边作为支撑面,而且对一些需要紧密配合的零件常采用下图所示结构。
4.3.8孑L
孔形状尽量简单,孔于壁之间应保持一定距离,孔至边界最小是孔径的1倍距离。
4.3.9工艺合理性
险杠面罩与横梁都是大型薄壁注塑件,面罩同时又是外观件,要求材料应有较好的流动性,同时具备较高的制件精度和紫外线稳定性,一般采用改性聚丙烯(pp+EPDM材料。
在结构设计中,应综合几何形状与成型方法保进行设计,模具分型面应满足成型工艺为好,分模线尽可能放在非外观表面上。
在设计塑料件时,为避免转角处的应力集中,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。
5-1mm勺圆
角,而拐角处也应采用一些圆角,以减小应力并保证壁厚一致。
4310安装点数量
安装点数量与零件的大小有直接关系,其安装点位置直接影响装配质量,主要是间隙和面差。
其中前后保险杠又是外饰件中最主要也是最直接影响整车效果的零件。
以前保险杠为例,上下左右安装点是支撑整个零件的核心,至少保证上部中间两点,左右各一点,下部不可小于四点,同时为防止零件下沉,中部及侧边需要有支撑支架或托板。
4.4装配的注意事项
保险杠系统一般均通过安装支架及螺栓卡扣等连接件与车身本体或相邻件诸如翼子板等相连。
为保证汽车外型的美观和防盗,所有安装点设计需隐藏,但同时为方便维修拆卸,设计时更需考虑尽量不拆卸周边零件。
在保险杠的装配中,使用卡扣、螺栓、自攻螺钉。
在设计安装方式时,需要考虑安装空间所占空间,尽量采用相同和常见的标准件,方便调整和维修。
需要特别注意的是:
保险杠系统安装应尽量考虑在车身上的定位问题。
外饰件中的格栅、防擦条等无法使用螺栓或自攻螺钉连接时,又不宜采
用胶粘的形式,则常常采用零件自身结构和其它件相卡接,总成供货
4.5公差分析
4.6
4.5.1累积公差原理
1±
0,05
槽宽的最小值
什么是公差?
图纸公差一设计要求值
A;
图纸公差大的情况下
实际零件可以用更小的偏差进行制作
B;
图纸公差小的情况下
实际零件可全数检查选择分类
A和巳的积累公差不同
土公差的公差范圉为3b的情况F
前提条件
零件的尺寸偏差正态分布母集合
bN块板的标准偏差
CT板的标准偏差
CT=(Jx7"
n
积累公差(±
3cT)=3oxJn
不能保证正态分布的情况下
虽不能保证正态分布,但在公差范围内
w=k5T(ZWiA2)W:
积累公差
Wi:
零件公差k:
系数vyjm%零件公差的最永:
值
同样公差的零件有N个的情况下
零件的公差的差若大的情况下,接近1.0。
积累公差计算EXCEL
1STSPFFOGFARFNDPLAY
雲件乞称
I
中间尺寸
■||1»
W
恳蔓卜限祜
OUTPUTSHAFT
29
005
29025
±
0.025
HUB1-2
1.9
003
-003
1.900
0030
SNAPRING「
0.05
0025
GEAR1ST
-308
-0.05
-30775
(T)
合
SRSS
L0175
0.079
計
0J05
判定00.05}
OKI
4.6解决干涉质量问题的一般方法
461问题调查
1.描述干涉(间隙过小)的部位、主要零件及相互关联的零件
2.描述干涉(间隙过小)发生的时机,包括:
静态、动态、运动极限状态、允许变形或磨损的极限状态等。
4.6.2原因分析
1.产品定义
1对干涉(间隙过小)处有无明确的定义?
是否有明确的间隙要求?
(一
般状态和极限状态下)
2定义是否考虑了极限状态(如:
运动的极限位置、变形/磨损的极限位置、安装的极限位置、公差的极限偏差、相关件的极限位置和偏差等)
@对影响干涉的尺寸有无明确的规定(定义)?
有无公差约束?
⑷有无约束定义(如:
卡点、夹点及装配允许的变形)和防止干涉措施?
以及抗干涉措施?
◎以上定义是否符合规范、经验(已得到验证设计)?
2•实物质量
①干涉件及相关件是否符合图纸定义?
有无超差?
◎干涉件及相关件是否经过检查(装车前、后和干涉发生后的拆装检查)?
◎影响干涉的尺寸是否在制造过程中得到有效的控制?
有无夹具?
检
具?
3•装配质量
◎干涉件及相关件是否符合装配状态?
装配是否错位?
变形?
◎装配过程中对“间隙要求”有无检查及控制方法或要求?
463整改方案的确定
◎当设计满足要求且得到验证时,主要进行整改实物质量及装配制造质量。
◎当设计要求不能满足时,重新进行方案设计,进行设计更改。
4.6.4设计更改流程进行
其中重点包括:
◎设计方案确定(考虑产品定义要求)
◎设计验证(可以通过计算等方法)
◎设计确认(需一般样件支持)
◎产品确认(OTS认可)
◎P/B/D采用
4.7模具周期的分析
保险杠模具制作周期一般为三个月
4造型与工程的关系
5.1工程对造型的要求
作为塑料注塑件,保险杠的造型必须符合工程特点,外观具有批量可制
作性,如下图
此后保凹槽在产品制作上,会产生表观的分型线,外表需要打磨,这样
在批量生产的时候是需要花费很多时间,外观的瑕疵在长时间生产下,越来越难以改善,所以此类造型是不可取的
5.2造型配合工程的设计分析
造型在配合工程上的设计分析,就是由工程提出需求,造型在满足需求的情况下,实现最美观的造型。
下图为角部碰撞空间不足,需要改善角部空间,红色线为需求线,黑色线为原造型,这时候就是需要造型在满足角部空间的情况下,制作最美观的保险杠。
6专利
6.1专利产品介绍
保险杠产品作为外观件,为保护厂家自己的知识产权,都会被申请专利,为避免侵权,类似度很高的造型是不能选用的。
6.2如何避免专利纠纷
7成本
减少成本的一般措施,对于保险杠
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