保险杠设计规范.docx
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保险杠设计规范
编号
代替
密级
商密×级▲
汽车工程研究设计技术规范
保险杠设计规范
2005-10-08制订2006-03-15发布
前言
汽车的自主开发是中国汽车业健康发展的必经之路。
在汽车自主开发设计中，内外饰设计占有及其重要的位置,特别是保险杠设计，在此，特编写此规范——《保险杠设计规范》，希望对坚持走自主开发之路的新生力量的快速成长能起到一定帮助，也希望对各位设计人员能有一定帮助。
本规范尚有许多不足之处，希望大家能给予指正。
本规范由汽车工程研究院车身所负责起草；
本规范由汽车工程研究院项目处进行管理和解释；
本规范主要起草人员：
编制：
校核：
审定：
批准：
本规范的版本记录和版本号变动与修订记录
版本号
制定/修订者
制定/修订日期
批准
日期
苏童
20061008
李伟
20060307
保险杠设计规范
1范围
本规范规定了汽车保险杠在开发设计过程中应遵守一些要求和标准，规定了保险杠开发的一般过程、材料的选择、车门内饰板的分块、结构及生产工艺等。
本规范适用于注塑成型为主生产工艺的M1、N1类车辆。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。
GB11566—1995轿车外部凸出物
GB15741—1995汽车和挂车号牌板及位置
GB17354—1998汽车前、后端保护装置
GA36—1992中华人民共和国机动车号牌
GB1589-1989汽车外廓尺寸界限
3设计内容
3.1设计输入
3.1.1市场定位及结构组成的确定
根据市场部对整车的市场定位和造型部门的外部效果图、确定保险杠的风格档次以及结构组成。
保险杠总体上分为四个档次，具体见表一：
表一:
保险杠档次分类
保险杠档次描述
适宜车型
1
整体注塑成型，只包含前后保险杠本体，不涂装
微车、低档轿车
2
整体注塑保险杠,包含前护栅、进风口网格栅、侧支架，含涂装
中、低级轿车，微车
3
整体注塑保险杠,可包含前护栅、网格栅、侧支架、牌照支架、装饰条、保险杠骨架、吸能泡沫横梁、含涂装
中、高级轿车
4
整体注塑成型保险杠，可包含前护栅、网格栅、侧支架、牌照支架、装饰条、保险杠骨架、吸能结构装置、含涂装
高级轿车
3.1.2效果图构造分析
根据造型部门所绘制的效果图进行制造可行性分析，并提出意见以供造型部门对效果图进行修改。
制造工艺可行性分析，主要包括：
●分析产品大小及所需设备和制造工艺
●各部件分块线的控制和质量保证难易程度
●各相关部件的组装方法
●装配工艺及质量保证难易程度分析评估
3.1.3保险杠装配方式、制造工艺以及材料的确定
a）保险杠的装配方式根据结构类型可以分为以下几种（见表二）:
表二：
保险杠的装配类型
装配类型
结构形式
备注
保险杠直接与车身连接
（见图1）
保险杠本体直接与车身连接。
保险杠上部有3—5个固定点；下部有2—3个固定点；与翼子板或侧围需有2－3个固定点；并设计有定位销，安装点布置要均匀，防止出现受力不均匀。
结构简单，成本较低。
但与翼子板和侧围之间的间隙和段差不易控制。
保险杠包含骨架与车身连接
保险杠主体与保险杠骨架通过超声波焊接等方式相连，再整体与车身连接，固定点布置要求同上。
成本较高，结构复杂，需考虑塑料焊接工艺对设计的约束，产品的结构强度较高
保险杠包含横梁与车身连接（见图2）
将车身的碰撞横梁改为塑料件与保险杠相连接，二者一同组装到车身上。
由于保险杠横梁取代了原车身碰撞横梁的作用，在保险杠横梁上可安装金属支架通过螺栓同车体连接，固定点布置要求同上。
由于保险杠横梁取代了车身的碰撞横梁，可以达到较好的缓冲吸能效果。
但其对吸能材料性能要求高，成本也较高。
保险杠侧边通过支架与车身连接（见图3）
保险杠通过安装在车身上的侧固定支架与车身连接。
这样更容易保证保险杠侧边与翼子板和侧围的间隙均匀性且不易产生断差，但结构复杂以及成本较高。
b）保险杠主要制造工艺为注塑成型，其它一些保险杠附件（如网格栅，骨架等）和保险杠的装配可采用了其它热塑料焊接工艺，具体见表三：
表三：
保险杠常用制造工艺
序号
生产工艺
工艺说明
备注
1
注塑成型
通用工艺、根据产品尺寸选用不同注塑设备进行产品制造
保险杠绝大多数零件均为注塑成型
2
超声波焊接
采用低振幅、高频率（超声）振动能量进行焊接，适于各种尺寸件的焊接
用于骨架，网格栅等和保险杠的连接
3
热板焊接
多用于两个件形状较为平直，对外观质量要求较高的部件
较少使用
4
塑料电镀
通过化学方法在塑料表面附着金属镀层，起装饰作用
主要用于前护栅和装饰条，材料需选用电镀级ABS。
5
涂装
在保险杠上涂附漆膜，起装饰作用，并提高制品的耐候性，耐水，耐油性和防化学药品性
绝大多数保险杠需要涂装处理。
c）在造型阶段就需要对保险杠各部件的材料以及料厚进行定义（具体见表三），保险杠主体材料的性能指标可参见表四，其它部件材料性能指标可与供应商讨论确定。
表四：
保险杠各部件常用材料和基本料厚
名称
常用材料
基本料厚
保险杠骨架
PA＋GF或改性PP
3.0mm
保险杠主体
PP＋EPDM
2.8—3.5mm
保险杠侧支架
PP+GF或者PA＋GF
2.5mm
保险杠横梁
PC/PBT
4.5-6mm
进风口格栅
PP＋EPDM
2.0mm
装饰条
改性PP
2.5mm
前护栅
电镀级ABS或ABS
2.5mm
牌照支架
PA+GF或PP+GF
2.5mm
表五：
保险杠主体材料性能指标
项目
指标
试验方法
比重
0.91±0.02
GB1033-92
拉伸强度（Mpa）
≥18
GB/T1040-92
断裂伸长率%
≥400
GB/T1040-92
弯曲弹性模量（Mpa）
≥900
GB9341-88
悬臂梁冲击强度（-30º）
≥6
GB/T1843-96
线膨胀系数（-30ºC-80ºC）
≤15x10-5
GB/1036-89
热变形温度（ºC）（0.45Mpa）
≥100
GB1634-79
洛氏硬度（R）
75º±5º
GB9342-88
3.1.4保险杠工程化可行性分析及校核：
在造型和车辆总布置阶段，保险杠设计人员需要配合其它部门对保险杠进行可行性分析及校核。
3.1.4.1前保险杠
a）法规适应性：
需满足以下国家强制性法规：
GB1589—1989，GB11566—1995，GB17354—1998，GA36—1992。
b）接近角
c）最低离地高度
d）散热器通风面积
需要根据参照车型数据，以前的布置经验以及所选用发动机和散热器型式综合考虑并进行核算。
e）前保险杠的摆锤撞击区域
f）拖钩布置
g）安装和维修性
3.1.3.2后保险杠
a）法规适应性：
参见前保险杠
b）离去角
c）后保险杠的摆锤撞击区域
d）最小包容验证
e）排气管位置
f）后部拖钩布置
g）安装和维修性
3.1.5保险杠间隙和断差的确定
在造型阶段需要和造型部门以及其它相关部门确定并绘制保险杠间隙和断差图（见图4，图5）,确定保险杠和其它部件的间隙值可参考表六：
表六：
保险杠间隙参考值
间隙部位
间隙值（mm）
公差（mm）
前保险杠和前大灯（WL方向）
1.5—2.5
＋0.5
－0.1
前保险杠和前大灯（BL方向）
1.5—4.0
±1.5
前保险杠和前罩板
6－10
±2.5
前保险杠和翼子板
0－1.5
＋0.5
－0
后保险杠和侧围
0.5－1.5
±0.5
后保险杠和后组合灯
2
±1.5
后保险杠和背门
6.0
±2.0
注：
其它部位的间隙值的确定（如：
前护栅和保险杠，回复反射器和
保险杠）可根据具体情况同相关部门确定，一般在1.0－3.0mm左右；
以上均为建议参考值，可根据车型定位不同有所调整；
3.1.6主结构断面的绘制
在造型阶段根据设计任务书，初步表面数据，参照车的信息，国家法规等输入条件进行保险杠主结构断面的绘制。
3.1.6.1主结构断面的位置
所需绘制的主要断面部位可参见图6（根据造型不同断面位置会有微小调整）
3.1.6.2保险杠和其它相关部件的连接方式的设计
在完成主结构断面绘制的同时，需考虑保险杠系统内以及和其它部件的连接方式以及绘制相关断面，主要有以下方面：
（1）进风口网格栅、装饰条、前护栅、拉钩盖板和徽标在前保险杠上的连接。
一般考虑其与保险杠安装到一起，总成供货，有时根据需要可设计在总装线上组装；
（2）前后挡泥板以及翼子板衬板的连接，设计同时需考虑轮胎包络线的布置，以及与其的间隙控制；
（3）回复反射器、雾灯在保险杠上的安装方式；
（4）倒车雷达的安装。
需注意布置位置是否符合要求；
（5）牌照板支架的安装。
根据国家相关标准，轿车上使用的号牌尺寸为440mm×140mm，安装孔位225mm×115mm，四点固定（8mm×23mm长圆孔）。
如果因保险杠本身结构曲面变化大，中部狭窄等原因无法实现，应设计号牌支架，支架形状亦应满足用一直径为100mm的球体接触检验的要求，其凸出部分处表面的曲率半径不小于2.5mm。
3.1.6.3主结构断面绘制时注意事项
（1）断面所包含的信息
厚度、标准件、间隙（充分考虑公差）、段差、定位点、安装方式、安装工具空间、相关搭接件的信息；
运动件要表明运动包络和确认包络与周边件的情况是否符合要求；与脱模方向所成的角度要充分；
（2）材料及厚度
（3）根据产品使用环境,所需要达到的公差间隙要求
一般塑料产品尺寸公差可参见表七，对于有特殊要求的部位根据情况可适当提高其公差要求
3.1.7A级曲面
最终造型部门需要根据，我们对A级曲面分析意见，完成A级曲面提供设计部门进行工程化设计。
A级曲面的验收可参考A级曲面验收标
表七塑料件产品尺寸公差要求
基本尺寸（mm）
尺寸公差
x﹤5
±0.15
5≤x﹤10
±0.2
10≤x﹤50
±0.3
50≤x﹤120
±0.55
120≤x﹤250
±0.8
250≤x﹤500
±1.1
500≤x﹤800
±1.5
800≤x﹤1000
±1.7
1000≤x
±0.2%
曲率半径
R﹤5
±0.2
5≤R﹤10
±0.4
10≤R
±0.5%
壁厚
±0.1
角度
±0.50
3.2工程化设计注意事项
保险杠系统的各个部件基本上采用注塑成型，所以需注意结构设计上工艺的合理性。
在3D设计中主要考虑以下几点：
（1）脱模方向和脱模角度的确定
在保险杠3D工程化设计时需要确定其主拔模方向，前后保险杠主体的拔模方向与X方向正向成3—5度夹角。
其它组件主拔模方向的确定应本着分型面尽量简单的原则。
减少分型面处飞边对制件的影响，在结构处理上应尽量避免飞边或者是指易于清除。
为了塑料件从模具型腔中抽出型芯，在设计时必须考虑产品具有足够的脱模斜度。
保险杠主体如需要制作表面纹理，其A级表面的脱模斜度要大于3.5度，其它地方的脱模斜度至少保证0.5度以上。
各别深腔结构视具体情况加大脱模斜度。
（2）壁厚
保险杠系统各个组件的基本壁厚可参见表1，同时应尽量使壁厚均匀一致，以避免因壁厚变化造成的缩孔，气泡，塌陷等缺陷影响产品质量。
如结构需要，壁厚的不均匀度应该在1:
1.5—1:
2之间。
（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，可在塑料件的适当部位设置加强筋，加强筋底部的厚度一般取基本料厚的37％。
但有时必须采用较高的加强筋时，筋的高度一般不应超过40mm，尖端厚在1.2mm一2mm之间，并取合理的脱模斜度，以利于模具的加工和制品的脱模。
（4）其它
在塑料件结构设计中，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，一般塑料件各连接处应有0.5—1mm的过渡圆角，而拐角处可采用如图7所示的圆角半径，以减少内应力，并能保证壁厚一致。
孔一般应设计成通孔，并避免φ5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。
4.3设计输出
（1）BOM表：
名称、件号、装配层次、材料名称、厚度等；
（2）3D数据：
主脱模线、滑块线、分模线、设计基准信息、更改信息、实体或面模数据（与实物一致）、3D分解图；
（3）2D数据：
重要结构断面（间隙、断差）、各控制点坐标、装配图、2D图；
（4）技术条件：
颜色、皮纹、光泽度、表面处理、装配、使用条件、技术描述；
注：
3D设计软件一律采用CATIAV5版本，以便今后的数据检查级对接，对外发布的的3D数据也一律采用CATIAV5版本。
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