轿车前防撞梁设计
碳纤维复合材料前保险杠防撞梁设计方法
ICS 32.020
T40
团 体 标 准
T/CSAE XX－2020
碳纤维复合材料前保险杠防撞梁
设计方法
（征求意见稿）
在提交反馈意见时，请将您知道的该标准所涉必要专利信息连同支持性文件一并附上。
2020-xx-xx发布 2020-xx-xx实施
中国汽车工程学会 发布
Design method for CFRP bumper beam
前言
本技术规范按照 GB/T1.1-2009《标准化工作导则 第一部分：标准的结构和编写规则》要求起
草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。
本技术规范针对前保险杠防撞梁设计要求，对碳纤维复合材料前保险杠防撞梁的设计方法进行
了规范性的规定和说明，对普通乘用车前保险杠防撞梁的设计起引导作用，为不同车型的普通乘用
车前保险杠防撞梁的设计提供一种通用的方法，类似车型也可参照执行。
本规范由汽车轻量化技术创新战略联盟提出。
本规范由中国汽车工程学会批准。
本规范由中国汽车工程学会归口。
本规范起草单位：吉林大学、重庆长安汽车股份有限公司、上海汽车集团股份有限公司
本规范主要起草人：陈静、王登峰、刘震、彭博、田凯、刘波、徐祥合等。
本规范于2020年x月首次发布。
碳纤维复合材料前保险杠防撞梁设计方法
1 范围
本技术规范规定了碳纤维复合材料前保险杠防撞梁设计方法。
本技术规范适用于M1类乘用车前保险杠防撞梁，类似车型（整车整备质量小于3.5 t的其他乘
用车）可参照执行。
2 规范引用文件
下列标准对于本文件的应用是必不可少的。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改（不
包括勘误内容）或修订版均不适用于本规范，但鼓励根据本规范达成协议的各方研究使用这些文件
最新版本的可能性。
GB/T 4780-2000《汽车车身术语》；
GB 17354-1998 《汽车前后端保护装置》；
GB 24550-2009 《汽车对行人的碰撞保护》；
汽车防撞横梁冲压工艺研究及模具设计探讨
汽车防撞横梁冲压工艺研究及模具设计探讨
随着汽车工业的不断发展，汽车的安全性能也备受关注。而汽车防撞横梁作为汽车
passve 安全系统的重要组成部分，对于汽车的安全性能起着至关重要的作用。针对汽车防撞横梁的冲压工艺研究及模具设计就显得尤为重要。
一、汽车防撞横梁冲压工艺研究
1. 材料选择
汽车防撞横梁通常采用高强度钢材料制作，例如冷轧钢板、热镀锌钢板等。这些材料具有良好的抗拉强度和冲击性能，能够有效减轻车辆在碰撞事故中的损伤程度，保护车内乘客的安全。
2. 冲压工艺
汽车防撞横梁的冲压工艺是制作防撞横梁的关键环节。冲压工艺包括模具设计、冲裁工艺、折弯工艺等多个环节。模具设计对于冲压工艺的影响尤为重要。
3. 表面处理
汽车防撞横梁在冲压完成后需要进行表面处理，通常采用镀锌、喷涂等方式对其进行防腐处理。这些表面处理措施能够有效延长汽车防撞横梁的使用寿命，提高其防腐性能。
二、汽车防撞横梁模具设计探讨
1. 模具结构
汽车防撞横梁的冲压过程需要设计合理的模具结构，以确保冲压过程中的材料流动性和成形性。模具结构应具有良好的刚性和稳定性，能够确保汽车防撞横梁的尺寸精度和形状精度。
2. 模具材料
模具材料的选择对模具的使用寿命和成形质量都有着重要影响。目前，汽车防撞横梁模具通常采用优质合金钢、硬质合金等材料制作。这些材料具有良好的磨损、冲击和疲劳性能，能够确保模具长时间稳定地使用。
3. 模具制造工艺
模具制造工艺包括数控加工、热处理、装配等多个环节。这些工艺环节都需要严格控制，以确保模具的质量和精度。模具制造工艺的改进也能够提高模具的制造效率和成本效益。 汽车防撞横梁冲压工艺研究及模具设计对于汽车 passve 安全系统的提升具有重要意义。通过对汽车防撞横梁材料、冲压工艺和模具设计的深入研究，可以为汽车行业提供更加安全可靠的汽车 passve 安全系统产品，推动汽车工业的持续健康发展。
前后防撞梁和
前后防撞梁和
软硬有道
一、前防撞梁
防撞梁也被称为防撞横梁，是指为了保护汽车在碰撞中少受或者不受破坏而设置的梁结构，重点是使被保护体少受或者不受伤害。防撞梁重要的设计理念就是一点受力全身受力，也就是分散力的作用。从功能上来看，防撞梁结构主要承担着抵御碰撞变形，分散碰撞能量的作用。
汽车上的防撞梁是车身结构的一部分，按照位置分，防撞梁可以分为3种：前防撞梁、侧门防撞梁（侧门防撞杆）和后防撞梁，其中前防撞梁主要抵御正面撞击，侧门防撞梁主要是防御侧面撞击，而后部防撞梁则是抵御后部撞击。
1、前防撞梁
前防撞梁位于白车身的最前端，在保险杠的后边，通过吸能盒和纵梁相连。防撞梁的第一个作用是在低速碰撞下，通过其本身高强度的结构，将能量分散给吸能盒，以减轻低速碰撞时车辆的损坏程度，进而降低维修成本。
前防撞梁和吸能盒焊接在一起后通过螺栓和纵梁相连接，易于更换维修，减少维修成本和时间
另外一个作用是在高速碰撞中将碰撞能量均匀传递给左右纵梁等主要承受部件。从图中可以看到，在正面碰撞中，前防撞梁将碰撞能量均匀的传递给左右前纵梁以及左右A柱，并通过纵梁和A柱将撞击力分散到车身的后部结构中。此种情况下，前防撞梁对于乘员保护基本不起什么作用，担吸能及抵御变形的主要是前纵梁、底梁和A柱等其他结构。但是在遭受部分重叠的正面碰撞比如偏置碰撞时，前防撞梁可以将撞击侧受到的冲击传递到非撞击侧的前纵梁上，减少单边所承受的撞击力，为碰撞能量的分散与吸收提供了一条传递路径。这时候防撞梁才能起到真正的作用。
碰撞时撞击力经过防撞梁的分解作用后的传递路线
前防撞梁强度太弱，导致防撞梁内凹，发动机严重受损，而和防撞梁想连接的吸能盒则却安然无恙，防撞梁失去应有作用
从以上可以知道，在碰撞过程中前防撞梁不能发生断裂失效，否则就不能在关键时刻起到传递和分解力的作用，所以防撞梁本身应该具有极高的强度。而影响其强度的有材料、结构和尺寸三个方面。对于汽车防撞梁而言，现在主要有三种材料：高强度钢材、玻璃纤维和铝合金等轻金属合金。对于玻璃纤维材料的防撞梁，基本可以判定其厂家极为不厚道，现在也基本很少有车采用。而应用最为广泛的是高强度钢材。而随着对汽车轻量化的重视，在保证强度的前提下，又出现了铝合金等轻金属合金材料的防撞梁，重量大为减轻。而在厚度方面，钢制防撞梁的厚度一般在1-2mm左右，而采用铝合金的防撞梁其厚度一般都在2mm以上。
浅谈汽车铝合金防撞梁设计应用
浅谈汽车铝合金防撞梁设计应用
随着汽车工业不断发展，国家法律法规的不断完善，汽车轻量化已成为汽车发展的主要方向，也是降低汽车排放、降低油耗的有效措施。防撞梁作为汽车前、后保护装置的重要组成部分，在车辆发生低速碰撞时能有效吸收碰撞能量，保护车辆，降低维修成本。传统防撞梁多采用高强板冲焊而成，重量较重。文章主要研究一款铝合金前防撞梁的结构设计，通过对比分析其性能优于高强板件，满足整车低速碰撞等性能要求，且有效降低了产品重量，实现轻量化。
标签：防撞梁；前后端保护装置；低速碰撞；铝合金；轻量化
引言
防撞梁是汽车前、后端保护装置的重要组成部分，在车辆发生低速碰撞时，防撞梁部分可以将碰撞能量及时传递至左右吸能盒等吸能部件，充分吸收碰撞能量，降低车辆低速碰撞受损程度，起到保护车辆前后端车灯、锁体、冷却系统等主要部件的作用。
传统防撞梁多采用高强板冲焊而成，工序复杂，重量较重。而铝合金密度仅为钢材的1/3，用铝合金材料代替传统的钢制材料，可有效实现约40%减重率，实现车身系统的轻量化设计。本文以一款铝制前防撞梁为例，重点介绍了铝制防撞梁的结构设计及优化措施，通过与传统钢制防撞梁的对比分析，得出铝制防撞梁在实现轻量化的同时能满足整车低速碰撞的性能要求。
1 铝合金防撞梁介绍
1.1 铝合金防撞梁主要构成
车辆的前后保护装置主要包括保险杠总成、防撞梁总成、吸能垫。防撞梁总成为主要的吸能部件，铝合金防撞梁总成基本构成与传统件相同，主要包括防撞横梁、左右吸能盒、左右安装基板、拖钩套筒及支架类。各部件间主要通常是通过焊接、螺栓固定两大工艺进行连接（图1）。其中防撞横梁、吸能盒为主要的吸能部件，其结构设计尤为重要。
1.2 鋁合金防撞梁工艺
铝合金防撞横梁主要是将挤压型材经过锯切、弯曲、铣削等工序加工成型后，再进行热处理，最后焊接或螺栓连接而成。有些产品还会根据外观需要对其进行表面阳极氧化、喷涂等处理，以满足耐磨性和光洁度等要求。铝合金防撞梁总成具体工艺过程如下：
汽车防撞横梁冲压工艺研究及模具设计探讨 2
汽车防撞横梁冲压工艺研究及模具设计探讨
汽车是现代社会出行的重要工具之一，而汽车的安全性能直接关系到乘客的生命安全。在汽车制造过程中，汽车防撞横梁是起到起到加强车身刚度、分散碰撞能量和保护车内乘客安全的关键零部件。对汽车防撞横梁的冲压工艺研究及模具设计探讨具有重要意义。
1. 材料选择
汽车防撞横梁一般采用高强度钢材制作，主要考虑到其抗拉强度、强度和延展性的平衡。目前，汽车用钢材种类繁多，常见的有冷轧双相钢、热轧复相钢等，这些钢材具有较高的强韧性和延展性，适合于汽车防撞横梁的制造。
2. 工艺流程
汽车防撞横梁的制造主要通过冲压工艺完成，其工艺流程包括材料预处理、模具设计、冲压成型和后续处理等。在冲压成型过程中，需要根据汽车防撞横梁的结构特点和设计要求，合理选择冲压工艺参数，确保制品的尺寸精度和形状质量。
3. 工艺优化
针对汽车防撞横梁的冲压工艺，需要进行工艺参数的优化设计，以提高生产效率和降低成本。通过对模具结构、冲压速度、冲压力度等方面的优化，可以实现汽车防撞横梁的高效生产，并且提高产品质量。
4. 质量控制
汽车防撞横梁是汽车安全的重要组成部分，其质量直接关系到车辆的行驶安全。在冲压工艺的生产过程中，需要严格控制材料的品质、模具的精度和冲压工艺的稳定性，确保汽车防撞横梁的质量达到要求。
二、汽车防撞横梁的模具设计探讨
1. 模具材料选择
汽车防撞横梁的模具一般采用优质合金钢制作，其具有较高的硬度和磨损性能，能够满足高强度钢材的冲压成型需求。模具的材料还需要具有良好的热处理性能和变形抗力，以确保模具在长期使用过程中能够保持稳定的形状和尺寸精度。
2. 模具结构设计
汽车防撞横梁的模具结构设计需要根据产品的形状和尺寸特点，合理确定模具的结构形式和分型方案。还需要考虑到模具的开合方式、顶出装置和冷却系统等，以满足对模具寿命、生产效率和产品质量的要求。 3. 模具加工工艺
汽车防撞横梁冲压工艺研究及模具设计探讨 3
汽车防撞横梁冲压工艺研究及模具设计探讨
汽车防撞横梁是汽车的重要安全部件之一，在一定程度上保护了汽车乘客的生命财产。但是，对于冲压工艺和模具设计来说，汽车防撞横梁是一种具有挑战性的构件。本文主要介绍汽车防撞横梁的冲压工艺和模具设计。
汽车防撞横梁的冲压工艺需要满足以下要求：
1. 确定合适的材料
汽车防撞横梁作为汽车的安全部件，它的材料要求必须非常高，通常采用模压高强度钢或双相钢。在选择材料时，必须要考虑到材料的强度、韧性、延展性等指标，同时还需要考虑到材料的成本和工艺性能。
2. 确定合适的冲压工艺参数
在冲压过程中，需要确定合适的冲裁力、工艺参数、冲压模具、冲头等。在汽车防撞横梁的冲压中，通常需要采用多次冲压的方法，以保证成品质量。此外，还需要进行零件质量检验，以确保零件在使用中的安全性能。
汽车防撞横梁的形状复杂，需要采用合适的模具来进行冲压。在模具设计中，需要考虑到模具的结构、强度、加工精度等因素。此外，还需要进行模具试样的设计与制作，以确保模具的使用效果。
汽车防撞横梁的模具设计是汽车防撞横梁冲压过程中的关键环节。模具设计的好坏直接关系到冲压零件的形状精度和加工效率。因此，模具设计需要考虑以下几个方面：
1. 汽车防撞横梁的形状和尺寸
在设计模具前，必须要掌握汽车防撞横梁的形状和尺寸。设计师需要根据汽车防撞横梁的形状和尺寸来制定模具的设计方案，以保证冲压过程中的整体稳定性和精度。
2. 模具结构的设计
模具的结构设计是模具设计的核心。模具的结构直接关系到冲压精度和生产效率。在设计模具的结构时，需要考虑到模具的强度、刚度、稳定性等因素，以保证其长期稳定、可靠的使用。
3. 模具的工艺处理
在模具的制造过程中，还需要进行模具的工艺处理，包括硬化、渗氮、表面处理等。这些工艺处理可以提高模具的强度和硬度，以保证模具的长期使用效果。 总之，汽车防撞横梁的冲压工艺和模具设计是汽车制造过程中的关键环节。只有采用合适的冲压工艺和模具设计，才能保证汽车防撞横梁的成品质量，从而保障汽车驾乘者的安全。
防撞梁结构优化方法
防撞梁结构优化方法
防撞梁是汽车车身结构中的重要组成部分，其结构优化对于提高汽车的安全性能和减少碰撞损伤具有重要意义。以下是几种常见的防撞梁结构优化方法：
1、优化材料选择：采用高强度材料，如高强度钢、铝合金或复合材料，可以减小防撞梁的截面尺寸和重量，同时提高其抗冲击能力。
2、增加吸能盒：吸能盒是防撞梁的重要组成部分，通过优化吸能盒的结构和材料，可以吸收更多的冲击能量，降低对车辆其他部分的损伤。
3、调整防撞梁的截面形状：改变防撞梁的截面形状可以改变其受力分布和变形模式，从而优化其吸能效果。例如，将防撞梁的截面由圆形改为方形或矩形，可以提高其吸能能力和抗弯能力。
4、增加加强件：在防撞梁的关键部位增加加强件可以进一步提高其抗冲击能力和稳定性。例如，在防撞梁的底部增加横梁或加强筋，可以增强其抵抗底部冲击的能力。
5、优化连接方式：优化防撞梁与车身其他部分的连接方式，可以提高其整体刚度和稳定性。例如，采用焊接或铆钉连接代替螺栓连接可以提高其抗冲击能力。
6、引入智能化技术：采用传感器和控制系统等智能化技术，可以实时监测车辆的碰撞情况和防撞梁的受力状态，自动调整防撞梁的变形模式和吸能效果，实现更加智能化的安全保护。
这些方法可以单独使用，也可以结合使用，以提高防撞梁的结构性能和安全性。在优化过程中需要考虑车辆的整体性能、制造成本和工艺要求等因素。
汽车前后防撞梁设计规范
汽车前后防撞梁设计规范 一、目的： 指导汽车前后防撞梁总成设计；提供汽车前后防撞梁总成设计的思路。
范围：二、
类车辆汽车前后防撞梁的设计。主要介绍了汽车开发过M1该规范适应于
首先对汽车前后防撞梁在整程中汽车前后防撞梁总成的作用及在整车中的影响。同车中的功能进行了概述，尤其是对汽车前后防撞梁碰撞性能做了详细的描述；最后对汽车前后防撞梁的加工制造时对汽车前后防撞梁总成设计要点作了描述；
性作了阐述。
三、规范性引用文件：下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日
（包括所有的修凡是不注日期的引用文件，其最新版本期的版本适用于本文件。
改单）适用于本文件。 GB 11551-2003 乘用车正面碰撞时的乘员保护 GB
17354-1998 汽车前、后端保护装置 GB 20072-2006 乘用车后碰撞燃油系统安全要求 版2012C-NCAP 中国新车评估程序
四、汽车前后防撞梁总成主要功能
汽车前后防撞梁总成功能概述 、1
汽车前后防撞梁总成，是车身第一次承受撞击力的装置，也是车身中的一个重
要构件，其功能主要有： a. 保护保险杠在低速碰撞过程中尽量不要破裂或者发生永久变形。
保护车身骨架前后端纵梁在行人保护或者可维修性碰撞时不发生永久变形 b. 或者破裂。正面高速碰撞、后面高速碰撞时起到第一次的吸能作用，在偏置 c.
在100%防碰撞中不仅起到第一次吸能作用，还能起到碰撞过程中均衡传递受力的作用， 止车身左右两侧受力不均。
2、汽车前后防撞梁总成碰撞性能概述 前防撞梁总成碰撞性能前防撞梁总成的碰撞性能主要需满足低速碰撞和高速碰撞两个部分的法规要
求。其中， 汽车前、后端保护装置。低速碰撞需满足的法规要求为：
GB17354-1998
汽车防撞横梁冲压工艺研究及模具设计探讨 4
汽车防撞横梁冲压工艺研究及模具设计探讨
汽车防撞横梁是一种重要的车身结构部件，它能够有效的保护车辆的乘员和行李以及增加车身的刚度。对于汽车防撞横梁的冲压工艺研究及模具设计具有重要的意义。本文将探讨汽车防撞横梁的冲压工艺研究以及模具设计。
冲压工艺研究是冲压件生产的关键环节。对于汽车防撞横梁而言，首先需要进行材料选择。一般来说，汽车防撞横梁采用的材料是高强度低合金钢板，这种材料具有良好的强度和韧性，可以有效地吸收碰撞能量。然后需要确定冲压工艺参数，例如压力、冲头速度、冲头形状等。这些参数的选择直接影响到冲压件的质量和性能。还需要进行冲床选型和模具设计，以确保冲压工艺的稳定性和可靠性。
模具设计是冲压工艺的关键环节。对于汽车防撞横梁而言，模具设计主要涉及到模仁、模座、导板等的设计。首先需要确定模仁的结构和尺寸，以适应冲压件的形状和尺寸。模仁一般采用单件或组合结构，具有一定的形状和尺寸容差，以适应不同的批量和产品变异。其次需要设计模座，它能够提供稳定的固定和垂直力，并具有一定的刚度和强度。最后需要设计导板，它能够引导和支撑冲压件的材料流动，并保持一定的平行度和垂直度，以保证冲压件的尺寸和形状一致。
在模具设计过程中，还需要考虑模具的加工和装配。一般来说，模具的加工采用数控机床或激光切割等高精度加工方法，以确保模具的精度和质量。模具的装配一般分为前部和后部两个部分，分别装配冲头、模仁和导板。在装配过程中需要注意模具的对位和固定，确保冲压工艺的准确性和稳定性。
汽车防撞横梁的冲压工艺研究及模具设计是汽车制造领域的重要课题。通过对材料选择、冲压工艺参数、冲床选型和模具设计的研究，能够有效地提高汽车防撞横梁的质量和性能，确保汽车的安全性和可靠性。还需要加强对模具加工和装配的控制，确保模具的精度和质量，以提高汽车防撞横梁的生产效率和经济效益。
汽车正面碰撞前纵梁结构设计
汽车正面碰撞前纵梁结构设计冰
叶 平 （上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海２０１８０４）
【摘要】 针对汽车碰撞中车身结构安全性，对碰撞主要吸能件——汽车前纵梁的变形方式进行了较为 详细的研究。以某款半副车架轿车前纵梁型面结构为例，对截面尺寸、材料性能等参量进行了理论评价及ＣＡＥ 仿真分析，进而进行相关结构优化设计，设计了一新型结构方式，在保证整车轻量化效果基础上显著提高了汽车 正面碰撞安全性能。
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】 Ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ＢＩＷ ｉｎ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ，ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｏｆ ｆｒｏｎｔ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｒａｉｌ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｅｎｅｒｇｙ—ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ａｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．
Ｔａｋｅ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｆｒｏｎｔ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｒａｉｌ ｉｎ ａ ｖｅｈｉｃｌｅ ｗｉｔｈ ｈａｌｆ—ｓｕｂｆｒａｍｅ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｓｏｍｅ ｔｈｅｏ— ｒｅｔｉｃａｌ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ＣＡＥ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｒｅ ｄｏｎｅ ａｂｏｕｔ ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ，ｍａｔｅｒｉａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｆｕｒ－
ｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｏｎｅ ｎｅｗ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｃｌｅａｒｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃ—
ｔｕｒｅ ｓａｆｅｔｙ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｍａｉｎｔａｉｎ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ ｅｆｆｅｃｔ．
【关键词】正面碰撞前纵梁结构设计汽车
ｄｏｉ：１０．３％９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－４５５４．２０１３．１０．０５