汽车保险杠 产品设计案例分析
PP汽车保险杠配方设计
橡塑产品配方设计一、产品：PP汽车保险杠二、配方组成（质量份）：三、设计思路：聚丙烯（PP）具有良好的综合力学性能,耐热性，耐化学药品性，绝缘性，加工性能和较低的密度，成本低廉,故其发展速度较快，但是PP本身脆性（尤其是低温脆性）较大，耐光性差、易老化，韧性不好，用于韧性要求较高的产品时必须对PP进行增韧改性。
四、增韧剂：POE（8200）：聚烯烃弹性体(Polyolefin elastomer)，是具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体。
POE具有较小的内聚能，较高的剪切敏感性，加工时与聚丙烯的相容性好，其表观切变粘度对温度的依赖性与PP接近，对PP增韧效果显著。
POE有着良好的回弹性和柔韧性，且其硬度很低，耐寒性极佳，POE增韧PP后，提高PP的常温和低温下的冲击强度，带给材料良好的综合性能。
POE分子结构与三元乙丙橡胶(EPDM)相似，因此POE也会具有耐老化、耐臭氧、耐化学介质等优异性能，通过对POE 进行交联，材料的耐热温度被提高，永久变形减小，拉伸强度、撕裂强度等主要力学性能都有很大程度的提高。
五、填充剂碳酸钙CaCO3:无毒、无臭、无刺激性，通常为白色。
碳酸钙在塑料制品中能起到一种骨架作用对塑料制品尺寸的稳定性有很大作用，能提高制品的硬度，还可以提高制品的表面光泽和表面平整性。
在一般塑料制品中添加碳酸钙耐热性可以提高，由于碳酸钙白度在90%以上，还可以取代昂贵的白色颜料起到一定的增白作用。
六、抗氧剂抗氧剂1010：四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯。
白色结晶粉末，化学性状稳定，可溶于苯、丙酮、氯仿，微溶于乙醇，不溶于水。
熔点110.0～125.0℃，含量≥98.0%，密度1.15。
1、抗氧剂1010对聚丙烯、聚乙烯有卓越的抗氧化性能。
可有效地延长制品的使用期限。
2、抗氧剂1010挥发性小，不易迁移，耐抽出性好、热稳定性高、持效性长，不着色，不污染、无毒，与大多数聚合物具有很好的相容性。
汽车保险杠轻量化的设计
汽车保险杠轻量化的设计汽车轻量化设计有两大途径：一是通过改变汽车零件的结构来达到的轻量化设计的目的。
通过结构的改进，使部件薄壁化、中空化、小型化及复合化，继而轻量化；二是使用轻量化材料，通过采用轻量化的金属和非金属材料，主要是采用高强度钢材、铝镁合金、工程塑料和各种复合材料进行汽车轻量化设计。
同样，保险杠的轻量化设计也不外乎这两种方式。
由于保险杠是由多个部分组成的，因此其采用的材料也非常广泛。
例如金属材料一般用于保险杠内部的加强梁和大型车辆的保险杠外覆盖件上；而小型车辆保险杠的外覆盖件及部分承担吸能任务的元件则采用了复合材料。
值得一提的是，在绝大多数小型乘用车辆如轿车或者小型面包车上，保险杠的外覆盖件都采用了塑料材料而非金属，这一方面是出于保护行人考虑，另一方面也可以进一步减小整车质量，而且此类材料的记忆特性可以使得保险杠在轻微碰撞后自动复原。
当然，无论是新的金属还是复合材料，其研发目的都是更强、更轻。
本文将分别介绍这些轻量化材料。
1铝铝的密度仅为钢铁的1/3，是以轻量化为设计目标的汽车保险杠频繁采用的材料。
奥迪100C3轿车的前保险杠是由塑料制成的外板和由铝合金制成的横梁等组成，横梁的材料为A1MgSMnW27，板厚为2.0mm。
用铝合金做前保险杠横梁的主要目的是减轻质量，其次是利用其吸收碰撞能量的特点。
2泡沫铝近来，德国不来梅的科学家已经成功研制出泡沫金属铝，用这种材料制造的汽车保险杠，能很大程度地将两车的碰撞能量吸收掉，使汽车的安全性得到很大改善。
有试验表明，两辆各自总质量(包括轿车和乘客)为2000kg，行驶速度为20km/h的轿车相碰撞，只需3块15cm×15cm×10cm的泡沫金属铝就能将碰撞能量吸收掉，而这样的3块泡沫金属铝价格也就只有几十元。
从性能上说，泡沫铝填充圆管在轴向冲击时具有非常优异的抗冲击能量吸收作用，因此它在机械缓冲装置中具有非常广泛的应用前景。
对比传统的薄壁空心金属保险杠，在吸能相同，圆管壁厚、圆管内半径和圆管长度均相同的情况下，泡沫铝填充圆管汽车保险杠只需泡沫铝填充圆管11根，而空心金属圆管保险杠需空心金属圆管20根，一根泡沫铝填充圆管吸收的能量与一根空心金属圆管吸收的能量相比提高了82%，因此泡沫铝填充圆管汽车保险杠的质量比空心金属圆管保险杠的减少了55%。
汽车保险杠的薄壁化设计
（４）刚度。保险杠蒙皮的刚度是保险杠的一
个重要指标，直接影响零件的功能和使用者的感
受。各品牌的汽车设计技术标准对表面刚度的要
求虽各不相同，但刚度性能方面都有具体的测试
步提高的地方，比如日系车辆现用薄壁化材料的
密度较原有材料标准略有上升，通过提高聚合物 的合成和改性技术有望得到密度更低的材料用于
方法和指标要求值。以非薄壁设计为基础模型， 分别使用３种薄壁材料进行验算，按照某主机厂 的标准，模拟某车型保险杠静态受力条件下刚度 测试。表４中的测量点分别是保险杠表面从左到 右的的１０个区域点，数据是对比基准非薄壁设计 模型得到的下降量，虽然零件的表面刚度有所下
位。
表１零件成本估算举例
指标 壁厚／ｍｍ 选材密度／（ｇ／ｅｍ３） 总重量／ｇ 重量变化率／％ 减重／ｇ 预计材料升级成本变化 （短期）／％ 零件原料成本变化／％
注：以４ ｋｇ的德系保杠为基准
定性，进而减少汽车零件装配中的尺寸匹配问题。
日系开发中
２．Ｏ １．０６
德系
３．２ ０．９７ ４ ０００ ， ？
配合改性技术的发展，改性聚丙烯材料的综合性 能将会得到显著提升”。５ｊ。 日系厂商在保险杠薄壁化技术方面起步的较 早，其相继推出的采用了薄壁化技术的车型具有 非常大的成本优势。欧美系厂商已经在逐步开展
相关材料标准的制定以及前期的预研工作，其中 福特最新发布的保险杠标准中有很多指标都与薄
结构优化迅猛加速，零部件的整体设计制造以及 成本控制水平将体现各厂家的核心竞争力。而汽 车零部件薄壁化设计技术一直是汽车技术发展的美观性和行驶过程中Fra bibliotek安全性。３
薄壁化设计的ＣＡＥ模拟分析
ＣＡＥ分析可以为薄壁化设计提供模拟评估和
安全新颖的汽车保险杠范本（2篇）
安全新颖的汽车保险杠范本在汽车行驶过程中，保险杠作为车辆的前、后部保护装置起着非常重要的作用。
它不仅能够减少车辆碰撞时的撞击力，并且还能保护车辆的部件不受太大的损坏。
因此，设计一款既安全又新颖的汽车保险杠变得至关重要。
在本文中，将为您介绍一款具有创新设计的汽车保险杠范本。
首先，我们设想的这款汽车保险杠采用了高强度的材料制作而成，以确保在碰撞时能够充分吸收撞击力并保护车辆及乘员的安全。
为了增强保险杠的耐用性，它还采用了具有较高韧性和抗压性的材质，以应对各类道路上的复杂环境。
此外，保险杠的表面设计光滑，以降低风阻，提高车辆的整体性能。
此外，我们的设计团队还结合了现代科技，为这款汽车保险杠设计了一套智能化的感应系统。
该系统能够实时监测附近的车辆和障碍物，并做出相应的反应。
当检测到潜在碰撞危险时，该系统会自动触发保险杠的保护措施，例如自动展开防撞装置或发出警报信号，确保车辆及乘员的安全。
除了安全性，我们的设计团队还注重保险杠的美观性和实用性。
我们的保险杠外观设计简洁大方，线条流畅，与整个车辆的造型和谐统一。
同时，为了提升实用性，我们在保险杠上设置了多个储物空间和插槽，方便驾驶者存放各种物品，如雨伞、手袋等。
此外，保险杠上还设计了一套集成式照明系统，包括高亮度LED灯和转向灯，提高夜间行驶的安全性。
为了进一步提升汽车保险杠的功能性，我们还为其添加了一套可以调节高度的装置。
驾驶者可以根据需求自由调节保险杠的高度，以适应不同的路面状况和驾驶环境。
这不仅可以增加车辆的通过性，还能提高车辆在艰难道路上的操控性和稳定性。
总而言之，我们的设计团队以安全性、新颖性和实用性为核心，设计了一款具有创新思维的汽车保险杠范本。
通过采用高强度材料、智能感应系统和可调节高度装置，该保险杠在保证车辆及乘员安全的同时，还具备了美观、实用和多功能等优势。
我们相信，这款汽车保险杠范本将成为未来汽车行业的创新之作，为驾驶者带来更安全、更舒适的驾驶体验。
汽车保险杠产品设计开发
汽车保险杠产品设计开发摘要：针对某汽车保险杠产品的开发，利用moldflow软件对其潜在缺陷进行探测，并从产品设计、模具设计、注塑工艺等方面对潜在缺陷进行对策，以提高产品开发质量。
最终试模验证表明，潜在缺陷得到了有效规避，产品质量达到设计要求。
关键词：保险杠、moldflow、设计、缺陷1 前言汽车保险杠作为安全保护装置,同时也是车身外形的重要装饰件,它的外观品质和尺寸稳定性非常重要。
而作为一种大表面积、薄壁的复杂力学结构件和外观件,注塑模具设计、材料选择以及注射工艺参数等都会对最终制品品质产生很大的影响。
本文使用Moldflow软件，对产品成型进行模拟分析，对潜在风险制定预防措施，最终确定了模具设计方案及生产工艺。
2 产品设计产品外观如下图，尺寸为1915mm*729mm*550mm。
产品外观面设计图产品背面设计图3 模流分析3.1材料选择该保险杠选用材料规格为PP+EPDM-TD20，材料的主要参数性能见下表：材料PVT曲线图材料粘度曲线图3.2浇口设计浇口作为熔体流进型腔的最后通道,对熔体填充模式有着直接影响，很大程度上决定了熔体流动方向、距离以及是否平衡，其设计是否合理对注塑件成型后是否会产生翘曲、缩痕、熔接痕等缺陷有着直接影响。
根据以往保险杠产品设计经验，浇口一般设计为5-7点顺序阀，此模具设计为5点顺序阀，分析以下两种布局方案：3.3成型分析两种方案下，设定相同的成型工艺，模具温度40℃，熔胶温度220℃，射胶时间7.7s，保压时间15s，V/P切换点为98%。
3.3.1压力分析通过分析下图，两种方案下，注塑压力变化基本一致，最大压力在正常注塑工艺范围内，成型过程实现不存在异常风险。
浇口压力变化曲线图3.3.2 温度分析通过分析下图，两种方案下，产品表面温度基本一致，在狗窝结构处出现明显温度下降，模具设计时需注意此处水路以及排气布局，保证胶料顺利填充。
产品表面温度变化图3.4缺陷分析3.4.1熔接痕通过分析下图，方案一由于浇口进胶后，直接流向孔位结构，因此熔接线较方案二明显。
安全新颖的汽车保险杠
介绍
产品定义与特点
美观性
注重保险杠与车辆整体设计的协调性，提 升车辆外观品质。
定义
安全新颖的汽车保险杠是一种汽车前部及 后部的安全防护装置，旨在吸收和分散碰 撞能量，保护车辆及乘员安全。
高强度材料
采用高强度钢或复合材料制造，具有优异 的抗冲击性能。
轻量化
通过结构优化和材料选择，实现保险杠轻 量化，降低车辆能耗。
对新型汽车保险杠的安全 性能进行实车碰撞测试， 评估其在实际应用中的表 现。
预测新型汽车保险杠市场 的发展趋势，探讨其未来 发展方向和市场潜力。
02
汽车保险杠市场现状及发展
趋势
市场规模与增长
全球汽车保险杠市场规模持续扩 大，预计未来几年将保持稳定增
长。
亚太地区成为全球汽车保险杠市 场增长最快的地区，特别是中国
质量控制体系建立
进料检验
成品检测
对进厂的塑料原料、油漆等原材料进 行严格检验，确保原材料质量合格。
对生产出的保险杠进行全面检测，包 括外观、尺寸、性能等方面，确保产 品符合设计要求和相关标准。
过程控制
对注塑、喷涂、组装等生产过程中的 关键工序进行严格控制，确保产品质 量稳定。
05
安全新颖的汽车保险杠应用
利用集成在保险杠上的传感器，实 时监测周围环境，通过智能算法判 断碰撞风险，并自动采取相应措施 ，如启动紧急制动等。
性能指标评价
01
02
03
04
抗冲击性能
评价保险杠在受到不同速度和 角度的碰撞时，能否保持结构
完整并有效吸收能量。
轻量化水平
衡量保险杠在保证安全性能的 同时，实现轻量化的程度，以
降低车辆能耗。
某轿车保险杠横梁结构抗撞性优化
某轿车保险杠横梁结构抗撞性优化近年来，随着汽车保有量的不断增加，汽车事故数量也在逐年攀升。
碰撞事故时，车辆的保险杠是最容易受损的一部分，保险杠结构的优化设计，不仅可以提高车辆的安全性能，还可以降低维修费用。
本文将针对某轿车保险杠横梁结构进行抗撞性优化。
横梁是汽车保险杠的主要承载部件，其在车辆碰撞时具有极其重要的作用。
通过对横梁结构的优化，可以增加车辆在碰撞时的抗撞性能力，减轻撞击对车内乘员的伤害。
本文将从横梁材料、截面形状以及连接方式等角度对保险杠横梁结构进行优化。
首先，横梁材料是影响结构抗撞性能力的关键因素之一。
目前，汽车横梁大多选用低合金高强度钢或铝合金。
在增加强度的同时，还要考虑横梁的韧性和可塑性，以保证碰撞时不会产生剧烈的变形，从而保护车内乘员的安全。
在选择材料时，还要考虑材料的成本和可持续性。
其次，横梁的截面形状也对结构的抗撞性能力产生影响。
通常来说，横梁的截面形状越大，就越能承受更大的碰撞力。
但是，过于大的截面形状又会增加材料成本和重量，对车辆的性能和燃油经济性产生不利影响。
因此，在选择截面形状时，要综合考虑强度、重量和成本等因素，实现最佳的设计方案。
最后，连接方式也是影响横梁结构性能的关键因素之一。
目前，汽车横梁连接方式主要分为焊接和螺栓连接两种。
焊接方式通常在制造过程中完成，可以降低车辆重量和成本，提高车辆的刚性。
但是，焊接方式在碰撞后无法重复利用，需要进行替换维修。
而螺栓连接方式可以方便地进行拆装和更换，但需要增加相关零部件的成本和重量。
因此，在选择连接方式时，要根据车辆的实际情况和使用要求进行权衡。
综上所述，对某轿车保险杠横梁结构进行抗撞性优化，需要综合考虑材料、截面形状和连接方式等多种因素。
优化设计能够提高车辆的安全性能，减轻车辆碰撞事故对乘员的伤害，同时也有助于降低车辆维修成本和提高燃油经济性。
在未来的汽车设计和制造中，优化设计将成为汽车工业发展的一个重要方向。
随着汽车产业的不断发展，无论是国内还是国际市场，保险杠横梁优化设计都已成为一个热门话题。
某轻型卡车前保险杠结构可行性分析
１ 钣 金结构 （ １ ： ） 、 图 ） 本体采 用钣 金冲压件结 构。一般载货汽车多采用此形式。
２、 料 与金 属 骨 架 组 合 （ ２） 由金 属 骨 架 、 ）塑 图 ：
塑 料外 板组 成 。
可行性分析 ， 确定相关 件的布置方案 ， 详细断面设
计 ， 后进 行详 细结 构设 计 。 最
３１ 外 观 品质基 准 书 （ Ｔ 设计 思路 。 Ｄ Ｓ）
外观 品质基准在设计过程 中需要进行多次调 整 。由工程与造型讨论确定供造型人员参考。初步 确定外观品质基准 （ Ｔ ） Ｄ Ｓ 建议考虑以下原则 ：
图 １ 钣金 结构
首先工程 和造 型人员共 同分析参考车型及 竞 争车型外观间隙 ， 并将分析结果提交给造型。造型
校核 ： 根据要求拖车绳与周边件 间隙满足要求
（ 图 ４ 示 ） 如 所 。
人员进行结构的可行性分析，分析需要四个专业组 （ 总布置专业 、 车身专业、 外饰专业 、 电器专业 ） 协作 进行。下面逐一介绍各专业分析的主要 内容。
３ ． 总布 置空 间及法 规校 核 ．１ ２
１ 前保险杠安装位置校核 （ ） 最小离地间隙 、 设
图 ２ 塑料 外板 与 金 属 骨 架
全保护 、 空气动力性等均有较大的影响。 因此在保险 杠结构设计时要综合考虑外部条件和内部结构。 第一种形式优点 ： 结构简单 ， 成本较低。缺点 ： 钣金件成型性略差 ， 不利于造型。
２ 轻型卡 车前保 险杠结构形 式
保险杠功能是安全防护 、满足造型效果及空气 动力性 的要求 ，而轻型卡车前保险杠结构形式主要
校核结果 （ ３ 图 所示 ） 前保均满足要求 。 ： ３ 雾灯 法规 校核 ）
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3-2 配合间隙问题
怎么办 呢？
目前，产品生产出来后，与 保险杠的配合间隙不均匀， 成为一个比较难解决的问题。
谢 谢！
1.孔位需要加拔模角
2.筋位需要加拔模角
3.喇叭口位置的孔
4.需要做皮பைடு நூலகம்的表面，保证 其拔模角足够大
保证产品成型出模 方便，尽量避免与 主开模方向成直角
三、网格问题点
汽车前脸的上下网格，是非常有特点的一类 产品。不同的产品造型，导致其模具结构有很大 的差异。下面将常见的几个问题介绍一下。
3-1 分型面的设计
问题：安装柱设计不合 理，直接导致产品表面 缩痕、顶鼓等缺陷。
解决方案1: 减胶处理 英文：BOSS， 称为：火山口
解决方案2： 加胶处理 在立柱周围 均匀增加产 品厚度
1-1 安装柱的设计
2.斜面上的安装柱
K4前保 险杠
安装柱的作用为焊接， 不用螺钉固定，可将其 改为十字筋，简化模具
结构，便于加工
1-2 侧边的设计
倒扣
定模
边与水平 方向夹角
A 定模
动模
动模
分型面
分型面
NG
SECTON A-A
SECTON A-A
1-3 卡扣位置的设计
S A
A=S+3～5
问题点：
斜顶运动方向
1.卡扣根部是否有防缩痕处理
h≈30 a≤15°
当卡扣的整体厚度小于产品壁厚的1/2时，不需要防缩处理
当其壁厚较厚，超过其产品壁厚的1/2时，需要做防缩处理
分型面的位置：底面，网格 的成型全部 问题：沾定模 解决方案：1.增大拔模角
2.动模增加倒扣
M18的前保险杠上下网格
3-1 分型面的设计
分型面的位置：网格中间台阶面 问题：沾定模 解决方案：1.定模抛光
2.动模增加倒扣
K5的前保险杠上下网格
模具制作问题：1.台阶分型面， 加工困难，模具研配困难，容易 出现飞边
汽车保险杠 产品 设计案例分析
课程目录
一.保险杠常见问题点 二.网格设计问题点 三.门板设计问题点
一、保险杠问题点
汽车前后保险杠模具是比较典型的一类大模 具，其设计制作周期比较长，一般在100天左右。 其产品成型工艺性的好坏直接影响到模具的复杂 程度。
前保险杠
后保险杠
1-1 安装柱的设计
1.平面上的安装柱
注意底线与主 型面的位置
门板上最多的特征是 卡扣。除去前面说到 的方向和防缩处理外， 还需要注意：开口位 置的分形线要明确， 不要倒角。
2-2 安装孔位的设计
安装孔
分型面有两个， 小面研配困难
问题：分形线位置不 明确
解决：保证定位稳定， 分型线尽量调整为一 个大面的位置
2-3 拔模角的设计
边缘分型线处尽 量减少台阶面
2.卡扣的开口方向，尽量朝X、Y正方向，避免空间角度，利
于模具加工
3.检验其是否有干涉（满足斜顶的运动行程）
二、门芯板问题点
汽车门芯板是汽车类常见的塑料件，结构上 的差异比较小，其形状比较固定。
前门芯板
后门芯板
2-1 安装柱和卡扣的设计
同保险杠的设计，要做好 相应的防缩处理。安装柱 需要增加拔模角，利于产 品的出模。
产品问题：周边定位卡强度不够， 需要增加筋位，增加卡槽的强度
3-1 分型面的设计
K4的前保险杠下网格
分型面的位置：中间分型 问题：周边卡槽强度不够 解决方案：1.设置加强筋
2.增加圆角 注意：注意网格上下比例，及拔 模角的处理：
1）高度上部小于下部； 2）拔模角上部大于下部 3）为防止网格相接位置出现 台阶，产品上面大于下面0.2mm