汽 车 保 险 杠 设 计 方 法
—轿车前保险杠
一、保险杠简介
保险杠是汽车外饰中结构最为复杂，零部件数量最多的总成部件。保险杠的外观质量和风格决定了客户对整车外饰的评价,它包括了许多功能性的零件，如吸能装置、牌照安装、各种灯具安装、防撞报警器等零件，所以保险杠的设计有着较高的设计难度。
汽车保险杠是吸收缓和外界冲击力,防护车身前后部的安全装置。二十年前,轿车前后保险杠是以金属材料为主，用厚度为3毫米以上的钢板冲压成U型槽钢,表面处理镀铬，与车架纵梁铆接或焊接在一起，与车身有一段较大的间隙，好象是一件附加上去的部件.
随着汽车工业的发展，汽车保险杠做为一种重要的安全装置也走向了革新的道路上。今天的轿车前后保险杠除了保持原有的保护功能外，还要追求与车体造型和谐与统一，追求本身的轻量化.为了达到这种目的,目前轿车的前后保险杠采用了塑料,人们称为塑料保险杠.
塑料保险杠是由面罩、骨架和横梁等三部分组成（如下图所示）。其中面罩用塑料制成,横梁用厚度为1。5毫米左右的冷轧薄板冲压而成U型槽；外板和缓冲材料附着在横梁上,横梁与车架纵梁螺丝联接，可以随时拆卸下来。这种塑料保险杠使用的塑料，大体上使用聚脂系和聚丙烯系两种材料，采用注射成型法制成.例如标致405轿车的保险杠，采用了聚脂系材料并用反注射模成型法做成；而大众的奥迪100、高尔夫、上海的桑塔纳、天津的夏利等型号轿车的保险杠，采用了聚丙烯系材料用注射成型法制成。国外还有一种称为聚碳酯系的塑料，渗进合金成分，采用合金注射成型的方法，加工出来的保险杠不但具有高强度的刚性，还具有可以焊接的优点,而且涂装性能好，在轿车上的用量越来越多。
塑料保险杠具有强度、刚性和装饰性，从安全上看，汽车发生碰撞事故时能起到缓冲作用，保护前后车体，从外观上看，可以很自然地与车体结合在一块,浑然成一体，具有很好的装饰性，成为装饰轿车外型的重要部件.
   二、 汽车保险杠功能
1、一定车速下碰撞时对车辆的保护。
安全性是现代轿车设计中首先要考虑的问题。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，使之损坏较小，同时通过缓冲使人的伤害程度也大大减小。一般要求可吸收相当于8km/h速度下的冲击能量，有的法规放宽到4km/h,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都有规定。
2、碰撞时对行人的保护.
保险杠的防护结构应由减轻行人受伤的软表层，主要由弹性较大的泡沫塑料制成；不应制造得尖锐而坚硬，最好是平整光滑而富有弹性。某些轿车包括保险杠在内的整个正面都用大块聚胺酯泡沫塑料制成并将发动机罩的顶面用软材料包垫，使安全性大大提高.
3、车身外观装饰性。
保险杠与翼子板、大灯灯体、轮罩护板搭配，使车辆外形更美观。为保证保险杠的侧面连接，保证保险杠与翼子板之间的间隙，还有与轮罩护板的连接,保险杠和周围相关件之间还有些辅助定位点。
4、承载功能。
在保险杠上有的要装灯具、牌照架和牌照等附件，可以采用安装脚支架或安装平台通过螺栓安装灯体,或设计灯板安装灯具，在设计时要在保险杠上留与灯体合适的间隙,以方便灯体的安装，同时还要考虑灯体的可互换性。在设计牌照安装时应参考GB 15742—1995《汽车与挂车号牌板（架)及位置》的法规要求。
5、满足车身空气动力性要求.
三、保险杠的使用材料及制造工序
1、保险杠使用材料
1）传统材料：①以钢板作为保险杠材料。早期一般取厚度为3mm的板料，其断面是单一的刚性元件，以冲压、辊压成型为主要手段。当保险杠成为车身前后覆盖件的一部分时,其断面形状日趋复杂，以冲压拉伸为主要制造手段，拉伸工艺的使用,为提高制件的刚性和轻量化创造了有利条件，现一般使用2mm左右的钢板。②铝合金保险杠具有质量轻、耐腐蚀性强等优点;较低的弹性模量使铝合金具有有利的物理特性;铝制件有受到永久变形前，允许承载较大的弯矩。保险杠铝制件一般采用挤压成形的制造手段。
2）树脂保险杠的材料：①聚氨酯（PU）具有良好的成形性，制品受外力后复原性好。但PU保险杠在制造过程中产生的不合格品、车辆报废后的废旧保险杠，可回收性较差.②二甲氨基：材料成本太高，日益被其它塑料材料所取代.③合成橡胶材料：可以采用注射成形工艺，作为PU的代替材料。④PP材料:由于其材料成本低，得到越来越广泛的应用，在PP材料中加入滑石粉和橡胶来提高材料性能，以适应保险杠的刚度和耐碰撞性要求。
2、树脂保险杠的制造工序
1）成形制造工序（如下图所示）
树脂原材料      成形（  涂装）    装配(分装)    送往车辆总装
目前，成形方法以注射成形和RIM成形为主要方式。
2）注射成形工序
注射成形主要设备为注塑机，主要工序组成如下图所示。
          供 料                                检 查      送入下道工序
         
塑 化                                整 修
  闭模    材料射出    保压    冷却    开模    取 件    清模
3）、RIM成形工序
RIM成形主要设备为压力机和高压发泡机，主要工序组成如下图所示：
          供 料汽车保险杠修复                            检 查      送入下道工序
         
混 合                            整 修
  闭模    原料注入    模内反应    开模    取 件    清模    涂脱模剂
注射成形与RIM成形的比较情况如下表所示：