轿车后保险杠的设计毕业论文

轿车后保险杠的设计毕业论文内容摘要：

3～ 4mm，上海工程技术大学毕业设计（论文） 轿车后保险杠的设计 20 核梁取 2～ 3mm。 同时，应尽量使壁厚均匀一致，以避免因壁厚变化造成的缩孔、气泡、塌坑等缺陷影响制件质量。 如结构需要，壁厚不均匀度应在 1： ～ 1： 2范围内。 图 后保险杠中间金属件 二维图 为确保塑料件的强度和刚度，而又不致使塑料件的壁厚过厚，可在塑料件的适当部位设置加强筋。 加强筋的厚度必须小于产品壁厚的 1/3，否则引起表面缩印。 但有时必须采用较高的加强筋时，如核梁结构基本上时由纵横交错的筋构成，筋的高度一般不应超过 40mm，尖端厚在 ～ 2mm之间，并取合理的脱模斜度，以利于模具的加工和制成品脱模。 圆角，圆角太小可能引起模具型腔应力集中，导致型腔开裂。 设置合上海工程技术大学毕业设计（论文） 轿车后保险杠的设计 21 理的圆角，还可以改善模具的加工工艺，如型腔可直接用 R 刀铣加工，而避免低效率的电加工。 不同 的圆角可能会引起分型线的移动，应结合实际情况选择不同的圆角或清角。 孔的形状应尽量简单，一般取圆形。 孔的轴向和开模方向一致，可以避免抽芯。 当孔的长径比大于 2 时，应设置脱模斜度。 此时孔的直径应按小径尺寸（最大实体尺寸）计算。 盲孔的长径比一般不超过 4。 孔与产品边缘的距离一般大于孔径尺寸。 保险杠的材料 PP 是目前使用最多的保险杠材料，所以这里主要介绍 PP 材料在用作保险杠方面的性能设计。 众所周知， PP 是综合性能优良的一种通用塑料，但 PP 本身低温性能及抗冲击性能差、耐老化性及尺寸稳定性差，难以满足汽车保险杠 对材料性能的苛刻要求。 因此，汽车保险杠中使用的 PP 材料均为改性 PP。 根据汽车行业对保险杠的要求，以及保险杠材料构成上的差异， PP汽车保险杠专用料可以从以下几个方面进行性能设计。 一． PP 共混性是用增容剂、增强剂、填充剂、偶联剂、交联剂、熔体流动速率调节剂以及抗老化等与 PP 基料共混，使 PP 改性，大幅度提高其性能。 采用各种合成橡胶和 PP 进行共混改善 PP 的低温韧性，是生产PP 保险杠专用的传统工艺。 二．随着催化剂的不断改进，目前已能采用两步串联气相聚合技术生产橡胶含量高的优质抗冲击 PP共混料。 通过提高乙烯含量及 控制乙烯单体引入 PP大分子链上方式的不同，不仅能获得韧性较好的产品，还能在上海工程技术大学毕业设计（论文） 轿车后保险杠的设计 22 一定范围内调整聚合物、共聚单体含量相同材料的刚性与韧性之间的相对关系，从而获得所需性能的新材料。 这种材料从微观结构看是 PP 和 EPDM的混合物，即 PP 硬相中分散有高弹性 EPDM 颗粒，故被称为 PP/EPDM型“反应共混料”。 三．日本 Styren Paper 公司生产的非交联发泡保险杠现已被丰田公司采用。 这种保险杠采用 JSP公司开发生产的 PP 发泡珠粒，先将珠粒装入模具中发泡成型，生产的保险杠具有良好的耐热性、尺寸稳定性和缓冲性。 这种泡沫硬度 做汽车保险杠非常合适。 四．国外生产企业还不断推出共聚级 PP汽车专用树脂。 它的冲击性和韧性的综合平均值均超过了常规 PP。 除 PP 保险杠外，还有其他材料保险杠，如 PC合金保险杠等。 保险杠制造的行业标准 下面来介绍一下与保险杠设计有关的汽车行业标准，有 ISO2985《道路车辆 —— 轿车的外部防护》、欧洲标准 ECE NO42《关于车辆及其前后防护装置（保险杠）认证的统一规定》、美国标准 PART 581《汽车保险杠标准》、日本标准 JASO B10287《汽车保险杠高度》等，在产品设计中应贯彻这些标准。 保 险杠标准中对结构设计也提出了相应要求。 对灯具、外装饰的保护要求：如在与汽车纵向中面相平行的任意铅垂面内保险杠有效接触区的最外面应高出灯具等重要的零部件和被保护的外装件的任何部分，安装到保险杠上的灯具表面应低于与保险杠相邻的表面（后保险杠顶部车牌号灯和按客车车身标准制造的前转向灯除外， JASO 上海工程技术大学毕业设计（论文） 轿车后保险杠的设计 23 B10287）。 对保险杠外部形状的要求：不应有尖锐凸起及突出的旋转部分等妨碍交通安全的危险形状，如保险杠的端部不允许有勾挂行人衣服等危险结构，轿车的后保险杠（限于其端部位于车身后部侧面附近的保险杠）应安装在车身凹 入部分内，与车身之间的间隙超过 20mm，但用直径 100mm 的球体同时车身和保险杠时，凡不能同时接触的，都得将保险杠端部附近的部分向车身侧弯曲（日本安全标准第 18条第 1项第 3号）。 对汽车外部凸出物的要求：车身外表面不得由于其形状、尺寸、朝向、硬度等因素而刮伤、撞伤人体或加重被撞者的伤势，车身外表面上亦不得有致使发生上述事故的尖锐零件或凸出物。 这些同样使用于保险杠设计，保险杠两端应向车身表面弯曲，保险杠组件所有额外的刚性表面的曲率半径不得小于 5mm。 图 后保险杠外表面 在对桑塔纳 2020型汽车 的设计过程中，以上要求都是必须注意的。 上海工程技术大学毕业设计（论文） 轿车后保险杠的设计 24 材料的处理 汽车保险杠另一重要的功能是装饰。 进入 20 世纪 90 年代以来，随着人们审美意识的变化，对汽车外观的要求也越来越苛刻。 PP 汽车保险杠由于具有良好的物性、可回收性以及更低的成本等特点，自 80 年代以来在世界范围内得到了普及与发展。 90 年代以后，随着各种新型、高档、豪华轿车的问世，对保险杠外观的要求相应提高，原有的色母粒着色保险杠已不能满足要求，喷涂保险杠便应运而生。 喷涂保险杠与普通保险杠相比，容易实现不同颜色之间的相互配合，使之与汽车车身同色，在外观上更加 具有整体感，而且色泽更加艳丽明亮，还可以遮盖塑料表面的花纹或划伤等缺陷，另外，保险杠外部的漆膜保护层可提高表面硬度，使保险杠耐火性、耐水性、耐油性、耐化学药品性和防尘性得到提高。 而且，由于PP 仅由碳氢原子组成，是非极性高分子材料，而且表面能低，结晶度高，致使其表面与涂料的黏结强度低。 改进 PP 汽车保险杠的喷涂性成为国内外研究的重点和热点。 有一些为改善 PP 保险杠的喷涂性能而常用的一些方法。 目前汽车保险杠材料多为 PP 合金， PP 本身是一种非极性高聚物，表面张力低。 用 EPDM改性后虽在涂装中抗溶剂性得到改善，但其低 表面张力、 PP 与 EPDM的非均相分布、加工成塑料制品时又引入向表面迁移的化学添加剂，以及无机颜料对涂装的负作用和运输过程中产生的玷污等都会对 PP/EPDM 汽车保险杠的涂装有不良影响，因此在喷漆前必须对基材进行适当的前处理。 处理的作用如下：（ 1） PP 表面的脱脂 ； (2)去除弱界面层；（ 3）刻蚀 PP 表上海工程技术大学毕业设计（论文） 轿车后保险杠的设计 25 面；（ 4）溶胀 PP基材。 经过处理基材与涂膜的黏结性提高，增强了涂膜的附着力。 提高 PP/EPDM 黏结性的表面改性前处理方法可分为化学方法和物理方法两大类。 化学方法包括：化学侵蚀、化学氧化、表面接枝反应、辐射反应及等离 子体聚合反应。 物理方法如：火焰法、电晕法、等离子体法、离子束法、紫外线法、激光法及 X 射线法。 国外 PP/EPDM 涂装前处理用的比较多的方法有火焰法、等离子体法、电晕法或二苯甲酮 /紫外线法。 一．火焰法是应用较为普遍的一种方法，它用火焰的氧化焰部分（即蓝色部分）接触 PP 保险杠材料表面，由于喷在材料表面上的热氧化焰温度高达 1100～ 2800摄氏度，故通过对 PP 表面的脱氢和氧化反应而在表面生成氨基、羟基等含氧极性基团和不饱和双键，增加表面极性，从而提高表面 能。 二．一般情况下，在 PP/EPDM 底材涂装以前先用低固体 分氯化聚烯烃（ POC）的溶液喷涂一层 2～ 3μ m 厚的薄薄的过渡层，是改进其表面极性行之有效的方法。 这种用附着力促进剂改进塑料表面极性的经典方法用于处理 PP/EPDM尚有如下不足之处。 （ 1） 处理液固体分低。 （ 2） 增加额外施工步骤，增加成本。 （ 3） 适用于 EPDM含量在 25％左右的 PP/EPDM。 采用等离子氮或等离子氧，与 PP表面发生氧化或氮化等反应，在表面生成大量活性基团，从而改善表面化学活性。 用这种方法处理的表面，其剥离强度比用传统方法增加 40％，且不造成环境污染。 日本 suzuki 联上海工程技术大学毕业设计（论文） 轿车后保险杠的设计 26 合有限公司用有机溶剂清洗 PP彩色保险 杠表面，再用等离子氧处理，最后用等离子聚合的四甲基硅烷和等离子氮进行处理，在 PP 保险杠表面形成透明的四甲基硅烷聚合物涂膜，该涂膜在 60 摄氏度下光泽度可达 86％，而且耐磨性好。 三．利用一定的紫外线照射 PP 保险杠表面，可以引起表面的氧化反应或交联反应，而使表面激活，从而提高涂漆性能。 日本 Kinugawa橡胶工业联合有限公司用紫外线光照射法成功地将黑色汽车保险杠涂为白色。 保险杠的涂装 在汽车保险杠涂装体系上，目前世界上有两大流派。 美国倾向于单组分漆，欧洲则是双组分聚氨酯漆。 但有一点是共同的，即环境保护 是涂料新品种的发展动力。 美国主要是在原漆配方中减少有机挥发溶剂组分，向高固体分漆方向发展；欧洲并不像美国那样有一个统一的 VOC 排放法规，重点是降低在施工和漆膜形成过程中溶剂的挥发量，向水性漆方向发展。 表 列举了 PP/EPDM保险杠常用的涂装材料体系。 上海工程技术大学毕业设计（论文） 轿车后保险杠的设计 27 表 PP/EPDM 汽车保险杠常用涂装体系 涂装体系 颜色要求 光泽 烘烤 涂料类型 单涂层 不与车身同色 低 /中等 低温 单组分聚氨酯漆 双组分聚酯－异氰酸酯漆 二涂层 （单色） 与车身同色 中 /高等 低温 底漆 单组分聚 氨酯漆 双组分环氧丙烯酸 双组分聚酯－异氰酸酯漆 面漆 双组分聚酯－异氰酸酯漆 三涂层 （单色 /闪光色） 与车身同色 中 /高等 低温 底漆 单组分聚氨酯漆 双组分聚酯－异氰酸酯漆 双组分环氧丙烯酸 底色漆 单组分聚酯 /氨基 /CAB 漆 丙烯酸型 罩光漆 双组分聚酯－异氰酸酯漆 在选择 PP/EPDM汽车保险杠涂装材料体系的化学组成时，应考虑 : 一． PP/EPDM是一种高分子材料，相对于金属车身底材其表面极性和表面张力都非常低。 为了保证与底材良好的附着力，底漆用树脂应选择 具有一定量的极性基因（如羟基、氨基和环氧基等）的树脂；或在设计配方时保留一定的极性基因，有利于附着力的提高。 二．汽车是户外用品，在时间和地域上跨度较大，还要经受酸雨、鸟上海工程技术大学毕业设计（论文） 轿车后保险杠的设计 28 粪、雪天马路上盐水等的侵蚀。 注重面漆的装饰性的同时还必须考虑其防护效果。 长期的户外使用要求其保光保色性好，还必须具备与车身高温漆同等的耐湿热、耐盐雾、耐紫外线、耐化学溶剂性和耐划伤等性能，同时还应具备优良的柔韧性故可选择耐候性及综合性能较好的双组分丙烯酸聚氨酯漆。 涂装系统流程如下： 过去：成型保险杠 —— 三氯乙烷（ TCE） 蒸汽处理 —— 干燥 — — 底涂—— 干燥 —— 喷涂 —— 烤漆 现在：成型保险杠 —— 脱脂 —— 水洗 —— 表面调整 —— 干燥 —— 底涂—— 干燥 —— 喷涂 —— 烤漆 4 保险杠的设计过程和方法 保险杠的安装点的设计 考虑好保险杠的制造工艺与材料后，如何把保险杠安装到车身上去也是一大重点。 为此，需要制订保险杠的一系列安装定位点。 安装定位点的制订过程中要注意限定保险杠的六个自由度。 在制订定位孔的形状时要考虑留出安装余量，便于整车装配时安装。 桑塔纳 2020 汽车保险杠许多的安装点都是定在保险杠的翻边上的，因此，对保险杠翻边的设计有一定要求，尤其是保险杠 与车身翼子板以及与侧围的安装要求是零间隙。 在桑塔纳 2020 后保险杠安装点的设计过程中，考虑对于保险杠自由度的限制，在保险杠正前方的上下各设计四个安装孔，上部与车身上的焊接铁片连接，下部与保险杠骨架的下安装支架连接，限制了保险杠的六个上海工程技术大学毕业设计（论文） 轿车后保险杠的设计 29 自由度。 侧翼尾部有一个安装点，与车身侧围连接。 由于是腰形孔，限制了上下左右的自由度。 侧翼还设计了一个塑料定位卡子，与车身侧围外板装配。 还在保险杠车角部分设计了两个安装点，一个与灯内钣金连接，限制了保险杠的六个自由度；一个 与车身外板连接，由于是腰形孔，限制了保险杠前后上下的自由度。 在保险杠的侧翼下部设计有三个安装点，两个连接挡泥板，由于是腰形孔，限制了保险杠上下左右的自由度；一个与车身外板下焊接铁支架连接，限制了保险杠的六个自由度。 图 后保险杠中间金属件局部视图 上海工程技术大学毕。