汽车保险杠设计与开发.pdf

32 技术纵横 轻型汽车技术 2011(11／12)总267／268 汽车保险杠设计与开发 刘金霞 孙宏强 (上汽乘用车技术中心 (南京)车身部) 摘 要 保险杠是轿车的主要塑料件之一，保险杠的性能、质量与可靠性，需要有一定的保 证，本文就保险杠设计与开发过程中，针对塑料原材料、注塑设备与模具、注塑工艺及产 品结构等因素对产品质量的影响进行了探讨。 关键词：保险杠 设计 开发 人 机 料 模具 汽车车身工程是一个独特的工程，包括结构工 热塑性塑料的特性是在加热后膨胀，冷却后收 程、空间程序管理、钣金件设计、装配设计等多种环 缩，当然加压以后体积也将缩小。在注塑成形过程 节，车身工程必须考虑如何使产品安全性更高，设计 中，首先将熔融塑料注射入模具型腔内，充填结束 工艺更合理，成本更低及面市时间更短。为满足全球 后熔料冷却固化，从模具中取出塑件时即出现收 市场对产品的多样化需求，车身改型更为频繁，改型 缩，此收缩称为成形收缩。塑件从模具取出到稳定 幅度也更大，这样就造成会有更多的保险杠须设计 这一段时间内，尺寸仍会出现微小的变化，一种变 与开发。 化是继续收缩，此收缩称为后收缩。但其中起主要 作用的是成形收缩 。 目前确定各种塑料收缩率 1 材 料 (成形收缩+后收缩)的方法，一般都推荐德国国 用塑料制造保险杠可以根据美学和实用两方面 家标准中DIN16901的规定。即以23~C-I-O．1℃时模 来塑造时尚美观且不失功能化的造型。而且从强度 具型腔尺寸与成形后放置 24小时，在温度为23℃， 上考虑，用塑料制造的保险杠对碰撞有很好的防御 相对湿度为50±5％条件下测量出的相应塑件尺寸 性。现在的塑料保险杠通常由三层组成：面板材料是 之差算出。 用PP、PE／ABS、PC／PBT；骨架材料可以是木材、金 收缩率S由下式表示： 属；中间是PP发泡材料或PU发泡材料。就 目前的 S={(D—M)／D】×100％ (1) 发展来看，此类材料不利于回收利用和不符合环境 式中 S——收缩率 友好原则。近年来国外有人提出用TPE来制造汽车 D——模具尺寸 保险杠面板，而用玻纤增强PP制造骨架，再用发泡 M——塑件尺寸 PP制作中间的缓冲层 ，都是同一族的材料 ，有利于 如果按已知塑件尺寸和材料收缩率计算模具 回收循环使用。在回收循环使用前，只要清洁和干燥 型腔则为D=M／(1一S)，在模具设计中为了简化计算， 处理，就可以按一定比例重新制造保险杠。 一 般使用下式求模具尺寸： 因保险杠是汽车的外观件，它的装配效果直接 D=M+MS (2) 影响车子的美观，也是汽车最直观的外衣，而保险杠 如果需实施较为精确的计算，则应用下式： 的装配尺寸是保险杠重中之重的要素。因此，塑料原 D=M+MS+MS2 (3) 材料的收缩率起着重要的角色。