李治武 李长江 孙立昕

(1.华晨汽车工程研究院，辽宁 沈阳 110141;2.东北大学设备诊断工程中心，辽宁 沈阳 110141)

保险杠是汽车前后部的保护装置，在安全方面起着重要作用，设计时候需要满足相应的法规要求。现在的保险杠在造型上也很讲究，时尚的造型会给人们视觉的冲击和美的享受。保险杠的设计不但要满足安全方面要求，造型方面的要求，并且还要满足结构设计和工艺方面的要求。这就要求在设计的时候相关部门要有很好的配合，找到最佳平衡点，设计出最佳的方案。

1 保险杠系统构成

一般保险杠总成由保险杠横梁总成，保险杠缓冲块，保险杠面罩几部分构成。

1.1 保险杠横梁

保险杠横梁在高速碰撞时起到很重要的作用。工艺采用冷成型或者热成型。冷成型成本低，热成型横梁强度好，成型好，但成本比冷冲高。材料常用金属材料，冷冲采用B340，590DP，热成型用BR1500HS等，也有少数车型采用铝合金等新型材料，在满足强度的前提下，减轻车重是值得提倡的。

1.2 保险杠缓冲块

缓冲块材料采用发泡聚丙烯EPP，成型密度45K/M3，发泡率30。低速碰撞时和对行人腿部保护起到应有的作用

1.3 保险杠面罩

保险杠面罩一般采用改性PP，壁厚3mm，注塑成型，根据造型需求决定是否分色处理。

1.4 散热器格栅总成

散热器格栅一般采用ABS等材料，注塑成型，表面处理可以电镀，可以喷漆，具体由造型需求来确定。总成要根据具体的造型来确定分几个零件组成。一般由外框和内部的辐条等分件组成。散热器格栅起到用于发动机舱的进气散热功能。

2 相关的法规要求

2.1 汽车前、后端保护装置

保险杠的设计要满足此法规，在发生接触和轻度碰撞时不会导致车辆的严重损伤。设计时，前后端保险杠摆锤和横梁重叠面积z向值最小要求50mm。

图1 摆锤和保险杠横梁重叠面积

2.2 乘用车外部凸出物

为了安全考虑，保险杠的设计要考虑乘用车外部凸出物法规，设计时要按照法规的要求去校核。

2.3 汽车对行人碰撞保护

小腿碰撞区域内要尽量保证没有坚硬物，这样才能使碰撞加速度减少，因此造型时候大灯等硬物在60度切点的外侧，详见图2。

图2 小腿避开大灯硬点示意

为了保护小腿，横梁和面罩要留70mm至100mm之间距离，b值大于10mm，c值大于50mm。

2.3 汽车和挂车号牌板(架)及其位置

保险杠设计的时候要考虑牌照板的安装和相应的法规要求。需要注意的是，新法规已经要求4点安装。

3 结构设计

在保险杠的结构设计中，应充分考虑保险杠与其他车身部件的搭接关系，如前保险杠与散热器罩、前大灯、前翼子板及机舱总成等的装配关系，后保险杠与行李箱盖、后组合灯、后围总成及侧围总成等的装配关系。为了保证保险杠有良好的工艺性，设计过程中应考虑圆角、壁厚、脱模斜度、加强筋及安装孔等部位的设计。

3.1 前保险杠和大灯配合关系

先确定装配的顺序，然后定安装结构。

3.1.1 先安装面罩，后装大灯

通过水箱架出支架安装保险杠面罩，详细见图3。

图3 先装保险杠面罩断面图

3.1.2 先安装大灯，后装面罩，大灯给保险杠出结构，详见图4

图4 先装大灯断面图

3.2 前保险杠和翼子板配合关系

3.2.1 仅用保险杠塑料支架连接，支架出卡钩，保险杠出卡槽。优点是方便安装，成本低。

3.2.2 保险杠塑料支架和螺栓连接，优点是安装牢固可靠，成本有所上升。

3.2.3 仅用螺栓连接，优点安装牢固可靠，缺点是成本高，不方便安装，需用电动工具。

4 结论

本文从保险杠的构成，材料选择、工艺性、相关的法规要求、结构设计等方面进行了论述，给出了保险杠系统的整体设计的思路和方法，在此基础上，应该不断创新，今后的设计工作当中，希望在新材料，新工艺的应用中有所创新，设计出低成本高性能的产品。