汽車前保險(xiǎn)杠是安全裝置,能夠吸收和緩和外界沖擊力以保護(hù)車身前后部。上個世紀(jì)八、九十年代,汽車保險(xiǎn)杠基本采用金屬材料為原材料,經(jīng)過20多年的發(fā)展,現(xiàn)代汽車的前后保險(xiǎn)杠采用塑料為原材料,不但保持了保護(hù)功能,還具有與車體造型的和諧與統(tǒng)一、輕量化、降低油耗等特點(diǎn)。塑料保險(xiǎn)杠不但擁有良好的強(qiáng)度和剛性,同時(shí)還具有裝飾性功能。從安全的角度上來看,在汽車發(fā)生碰撞事故的時(shí)候,塑料保險(xiǎn)杠能起到緩沖作用,從而對前后車體進(jìn)行保護(hù);從外觀的角度上來看,經(jīng)過精心噴涂的保險(xiǎn)杠能夠自然地與車體渾然成一體,即顯氣派又美觀,所以,其成為了汽車外型裝飾的重要部分。正是由于塑料保險(xiǎn)杠扮演的重要角色,故而在全世界范圍內(nèi),各大汽車企業(yè)都致力于汽車塑料保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的研究。
1.保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu) 塑料前保險(xiǎn)杠由三個部分組成,分別是外板、緩沖材料和橫梁,具體結(jié)構(gòu)和零件如圖1所示。外板和緩沖材料的原材料均是塑料,橫梁是由冷軋薄板沖壓而成U形槽,冷軋薄板的厚度大概1.5毫米。應(yīng)用在塑料保險(xiǎn)杠的材料,大體上有兩個系別:聚酯系和聚丙烯系,而成型工藝一般為注射成型。
塑料保險(xiǎn)杠設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)人員在開始做塑料前保險(xiǎn)杠設(shè)計(jì)的時(shí)候,就要清楚在保險(xiǎn)杠的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中, 應(yīng)遵循主動安全性、被動安全性、和諧一致、便于安裝維修的原則,下面分別詳細(xì)解釋這四個原則:
(1)主動安全性——在最大程度滿足使用功能的基礎(chǔ)上, 保險(xiǎn)杠的設(shè)計(jì)應(yīng)符合例如汽車外部突出物等法規(guī),設(shè)計(jì)要貫徹安全可靠、設(shè)計(jì)合理的理念。
(2)被動安全性——汽車在與外界發(fā)生碰撞的時(shí)候, 保險(xiǎn)杠作為安全裝置,要起到保護(hù)前后部車體的作用,要具有優(yōu)良的吸能特性。
(3)和諧一致——無論是在外部造型、色彩上,還是質(zhì)量感知上,不能只追求保險(xiǎn)杠個體的特性,要與整車造型保持和諧一致,與整車渾然一體。
(4)便于安裝維修——保險(xiǎn)杠與其相鄰零件不能有干涉現(xiàn)象,間隙應(yīng)合理,安裝點(diǎn)的設(shè)置要符合人機(jī)工程。
2.保險(xiǎn)杠選材原則 一般來說,塑料材料必須滿足以下幾方面的要求:良好的使用性能要求、工藝性能要求、合理的成本要求。雖然塑料保險(xiǎn)杠原材料一般為聚酯系和聚丙烯系,但是這些原材料分子結(jié)構(gòu)還是存在一定的差異,這些差異會導(dǎo)致塑料性能的不同,所以設(shè)計(jì)者要掌握選材原則。
首先,要對塑料保險(xiǎn)杠的使用要求進(jìn)行全面深入的了解,了解的內(nèi)容應(yīng)包括:保險(xiǎn)杠在正常工作的時(shí)候,應(yīng)具備的哪些性能和這些性能的指標(biāo);保險(xiǎn)杠的工作環(huán)境,環(huán)境指標(biāo)包括溫度、濕度、介質(zhì)等。
其次,掌握塑料原材料的性能特點(diǎn)。在一般性的了解材料性能的基礎(chǔ),分類列出各種材料比較突出的性能,便于后面的選材。一般來說,改性聚丙烯通常被選用為塑料保險(xiǎn)杠的材料, 改性聚丙烯是注射成型用的熱塑性塑料, 對其性能必須了如指掌。表1是國外汽車保險(xiǎn)杠用PP材料的技術(shù)指標(biāo)。表2是國內(nèi)汽車保險(xiǎn)杠用PP材料的技術(shù)指標(biāo)。選用改性聚丙烯材料時(shí),應(yīng)滿足如下的四個基本特征:第一,良好的耐熱性,在(80-100)℃這個范圍內(nèi);第二,沖擊強(qiáng)度應(yīng)控制在(0.3-4)J?cm2這個范圍內(nèi);第三,拉伸強(qiáng)度的范圍由29MPa 到39MPa;第四,成型性和耐候性良好。
3.
塑料保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)行塑料保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在遵循設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上和車輛造型、總體布置確定之后,還要進(jìn)行系統(tǒng)的布置及方案設(shè)計(jì),才能進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)第一步就是與相鄰零部件的安裝與配合設(shè)計(jì)。