1、汽車前防撞橫梁總成設計指南汽車前防撞橫梁總成設計指南設計指南設計指南 編號：編號：前防撞橫梁總成設計指南 編制日期：版次：(00)頁次：-1 -前防撞橫梁總成設計指南前防撞橫梁總成設計指南編制：編制：審核：審核：部門批準：部門批準：技術委員會批準：技術委員會批準：汽車工程研究院汽車工程研究院車身部車身部設計指南設計指南編號：編號：前防撞橫梁總成設計指南 編制日期：版次：(00)頁次：-目目 錄錄 第一章概述1 1.1該指南的主要目的1 1.2該 指南的主要內容1第二章法規對比分析1 2.1低速碰撞法規 要求1 2.1.1政府法規試驗規范簡介1 2.1.2保險協會試驗規范簡介.4 2.2高速碰撞

2、法規要求 5第三章前防撞橫梁的布置 設計6 3.1前防撞橫梁離地高度布置要求.6 3.2前防撞橫梁距前保蒙皮、發動機蓋前緣等部件的距離.9 3.3前防撞橫梁長度要求.12第四章前防撞橫梁結構設計13 4.1前防撞橫梁的安裝方式.13 4.2前防撞橫梁的工藝分類.14 4.3前防撞橫 梁的截面型式.16 4.4前防撞橫梁的軌跡曲線.19 4.5吸能盒 結構設計.20 4.5.1常見吸能盒結構.20 4.5.2特殊吸能盒結 構.22 4.6拖車鉤結構設計.23第五章前防撞橫梁的材料定 義及減重24 5.1前防撞橫梁材料選用.24 5.2前防撞橫梁減 重設計.25第六章前防撞橫梁的CAE模擬分析26

3、 6.1典型截面的 CAE對比分析 26 6.2前防撞橫梁總成碰撞CAE模擬分析27第七章前防撞橫梁的設計趨勢30 7.1高強度材料運用.30 7.2保護系統裝配集成、前端模塊輕量化.30設計指南設計指南編號：編號：前防撞橫梁總成設計指南編制日期：版次：(00)頁次：-0 -第一章第一章 概述概述 保險杠系統由保險杠蒙皮、吸 能塊、防撞橫梁及小腿保護梁所組成。防撞橫梁總成是保險杠系統的重要組成部分，也是車身 結構的重要組成部分，它在汽車低速碰撞中起著決定性作用，同時在高速碰撞中也起著吸能和力量傳導的重要作用。1.11.1該指南的主要目的該指南的主要目的使大家對防撞橫梁總成的設計有一個初步的思路

4、，對需要滿足的各種 條件有一個比較 全面的基本認識。該指南的撰寫主要解決以下兩個方面的問題：1）防撞橫梁的設計需要滿足哪些法規方面的要求；2）防撞橫梁結構設計需要考慮到的因素，包括材料選用、橫梁截面設計、成型 工藝選擇、拖車鉤結構設計、吸能盒結構設計等。1.21.2該指南的主要內容該指南的主要內容該指南圍繞 防撞橫梁設計”這個中心環節，內容主要從以下幾個方面 展開：1）法規對比分析（低速碰撞、高速碰撞）；2）前期概念設計布置分析；3）防撞橫梁、吸能盒、拖車鉤等部件結構設計，并輔以 Benchmark資料供參考；4）對于設計中涉及到的零部件材料、重量、成本、以及 CAE模擬分析等 問題，也給 予

5、相應的簡要說明 5）最后對整個前防撞系統 及其前端模塊的發展趨勢作一個簡單介紹。第二章第二章 法規對比分析法規對比分析2.12.1低速碰撞法規要求低速碰撞法規要求針對不同的市場，需要滿足不同的技術法規要求，因此在目標市場確定以后，就應針 對相應的市場進行法規校核，前防撞橫梁布置與造型息息相 關，在造型初期就應該關注布置空間，并對布置空間進行校核和提由要求。法規體系主要包括政府法規和保險協會評測兩部分。學習法規重點關注其測試速度、碰撞器高度、碰撞器結構特點、測試內容、實驗考察重點、實驗車測試狀態。2.1.12.1.1政府法規試驗規范簡介政府法規試驗規范簡 介 不同銷售市場的法規代號見下表：銷售市

6、場法規標準號備注歐洲ECE R 42擺錘實驗（一種擺錘）/滑車加拿大CMVSS 215最新修訂版本測試速度與 ECE R42 一致 美國NHTSA Part 581擺錘實驗（二種擺錘） +剛性壁障 中國GB 17354沿襲ECE R42的相關規定 以上 三種法規試驗考察的內容基本相同：1）照明燈和信號燈裝置應能持續正常工作并清晰可見；2）發動機蓋、行李箱蓋和車門能正常開閉，汽車的側門應在碰撞的作用下不能開啟；設計指南設計指南編號：編號：前防撞橫梁總成設計指南編制日期： 版次：（00）頁次：-1 - 3）供油和冷卻系統應無泄漏，油路或水路不堵塞，其密封裝置與油箱和水箱蓋能正常工作；4)排氣系統不

7、應損壞和錯位；5)傳動系統、懸架系統(包括輪胎)、轉向和制動系統保持良好的調整狀態并能正常工作。各國法規對比見表 2.1, GB17354-1998與 ECE R42基 本一致，加拿大最新修訂標準 CMVSS 215 June, 26 2008與 美國 NHTSA Part 581 October, 1 2006 基本一致，表中未 列由。表2.1低速碰撞法規對比 備注：正向撞擊時前后兩次測試位置要求Y向A 300mm具體撞擊點任意選取。歐標采用圖2.1所示擺錘，美標采用圖2.1及圖2.2所 示兩種擺錘，高位擺錘旨在考察防撞橫梁對發動機蓋及后蓋的保護情況，在布置防撞橫梁時，其截面需要高由發蓋或

8、后蓋 表面一定距離(X方向極值點)，即圖中L4值，如圖 2.3所示。設計指南設計指南編號：編號：前防撞橫梁總成設計指南編制日期：版次：(00)頁次：-2 -圖 2.1 彳氐位擺錘(NHTSA PART 581、CMVSS 215、ECE R42) 圖 2.2 高位擺錘(NHTSA PART 581、CMVSS 215)圖2.3高位擺錘碰撞示意圖說明：說明：L1 :低位擺錘上端與發蓋距離L2 :高位擺錘上端與發蓋距離L3 :擺錘下端與防撞橫梁距離L4 :高位擺錘上端與發蓋實際距離(不含吸能泡沫)若采用低 位擺錘，則擺錘上端與發蓋距離為L1-L3; 若采用高位擺錘，則擺錘上端與發蓋距離為L4;高位

9、擺錘與低位擺錘的主要區別在于高位擺錘上端突生，減小了擺錘與車身之間的距離。設計指南設計指南編號：編號：前防撞橫梁總成設計指南編制日期：版次：(00)頁次：-3 - 2.1.22.1.2保險協會試驗規范簡介保險協會試驗規范簡 介 在低速碰撞法規中，除了上述國家強制標準外還有保險 公司的檢測規范，對比見表2.2。表2.2低速碰撞保險協會測試規范對比表2.3低速碰撞保險協會新增測試內容對比設計指南設計指南編號：編號：前防撞橫梁總成設計指南編制日期：版次：(00)頁次：-4 -備注：政府法規原文中測試高度是地面與擺錘中心線的距離，而保 險協會的模擬保險杠測試高度是地面與模擬保險杠下端的距離(表2.3已

10、經轉化為地面與模擬保險杠中心的距離)。IIHS剛性壁障測試是否被模擬保險杠測試取代暫未查到 明確文獻。關于車輛質量定義，請查閱其它相關資料，在此不予贅 述。目前各保險協會的測試標準存在一些差異，在模擬保險 杠測試中，主要是模擬保險杠的離地高度不一樣。IIHS 正碰高度為 457mm，角部15%重疊偏置碰撞高度為 406; RCAR前部正碰高度為 455mm,后部正碰高度一般 取405mm或者455mm,其值可以結合銷售市場來定；RCAR(AZT)目前僅實施了前后正碰實驗，而 IIHS則將 15%重疊偏置碰撞也引入了測試實驗中，顯然在模擬保險杠測試中，IIHS較目前RCAR的要求高。但在剛性壁障

11、碰撞中，AZT 的 速度卻比 IIHS 高7Km/h。2.22.2高速碰撞法規要求高速碰撞法規要求在高速碰撞試驗中前防撞橫梁也參與部分吸能作用，特別是在40%偏置碰撞中把部分 碰撞力傳導到另一側縱梁。因此，在高速碰撞中前防撞橫梁的設計也是非常重要的。下面簡單總結一下各種高速碰撞法規及非官方檢測規范的試驗標準，見表2.42.5:表2.4高速碰撞法規 法規名稱美國(FMVSS 208)歐洲 (ECE R94)中國(CMVDR 294 ) 碰撞形式1、 正面碰撞(剛性壁) 2、30°傾角傾斜剛性壁障 40%重疊，可變 形壁障正面碰撞(剛性壁) 碰撞速度 48.3 Km/h56Km/h50K

12、m/h國家強制性法規檢測的試驗方法有三種：完全正面與剛性壁碰撞，30°角與剛性壁碰 撞，40%偏置與可變形壁障碰撞。除了國家強制法規外，還有非官方檢測規范，如：IIHS、各種 NCAP 等。表 2.5 非官方檢測規范 法規名稱IIHSEuroNCAPC-NCAP 碰撞形式 40%重疊，ODB , 0 40%重疊，ODB, 01、40%重疊，ODB, 0°, V1 2、完全 重疊，剛性壁,V2 碰撞速度 64 Km/h64 Km/h V1=56 Km/h ;V2=50 Km/h在各種試驗規范中，40%偏置碰撞法規或標準 主要有：C-NCAP、ECE R94、EuroNCAP、

13、IIHS。各法規和標準規定的ODB是相同的，因此對前保橫梁的設置要 求也是相同的，如圖 2.4所示。設計指南設計指南編號：編號：前防撞橫梁總成設計指南編制日期：版次：（00）頁次：-5 -圖2.4 40%偏置碰撞可變形壁障第三章第三章 前防撞橫梁的布置設計前防撞橫梁的布置設計前防撞橫梁的布置需要考慮各種法規試驗規范要求，以達到最大的吸能效 果，有效地保護車身其它部件。結合上述各種試驗規范，前防撞橫梁的布置需要考慮的因素主要有：前防撞橫梁中心 離地高度、前防撞橫梁橫的長度（ Y向）、 前防撞橫梁距前保蒙皮、冷凝系統等部件的距離、前防撞橫梁距發動機蓋前緣距離、前防撞橫梁距大燈表面距離等。3.13.

14、1前防撞橫梁離地高度布置要求前防撞橫梁離地高度布置要求碰撞器主要有以下幾種類型：擺錘、模擬保險杠、固定剛性壁障或移動剛性壁障（移 動 小車）。各種法規的碰撞器中心離地高度存在差別，具體見表3.1 o由于剛性壁障在高度 方向都比較長，可以不予考慮，在進行布置時，在高度方向主要考慮防撞梁是否與擺錘或模 擬保險杠達到一定的重疊量。表3.1各國法規碰撞器中心離地高度表碰撞器類型法規碰撞器中心離地高度 （mm） ECE R42（歐洲）445（高度固定） GB17354-1998（中 國）445（高度 固定）NHTSA Part581（美 國）406508（高度隨測試位置變化）擺錘CMVSS 215 （加

15、拿 大）406508（高度隨測試位置變化）IIHS（美國）456（任意一 側）、507（中心位置）模擬保險杠 RCAR （汽車修理協會） 455/505（根據銷售市場，結合其他法規選取）從上表可以看出,擺錘中心離地高度在 406mm508mm范圍內；模擬保 險杠中心離地高 度在 455mm507mm 范圍內。國標及歐標各種測試高度保持不變，布置上一般比較好滿 足，美國和加拿大標準高度在一定范圍內浮動，對布置空 間要求明顯增加，汽車修理協會的模設計指南設計指南 編號： 編號：前防撞橫梁總成設計指南編制日期：版次：（00）頁次：-6 -擬保險杠高度取值也相對固定。由于實車與數據存在一定的誤差（底盤

16、懸架調校、整車 重量誤差、制造誤差等），因此實 際做布置時還需要考慮整 車制造誤差。B平臺制造誤差取 18mm,考慮兩種極限情況，則北 美 前防撞橫梁中心線離地高度為388mm； HK 526mm ,防撞橫梁布置在457mm附近比較合理；歐洲前防撞橫梁中心線離地高度為 427mme HK 463mm ,防撞橫梁布置在445mm 附近比較合 理；保險協會前 防撞橫梁中心線離地高度為 437mme HK 525mm 防撞橫梁布置在481mm 附近比較合理；各測試規范碰撞器中心離地高度見圖3.1 o圖3.1各測試規范碰撞器中心離地高度（已考慮18mm誤差） 正面偏置碰撞可變形壁障高度設置見圖3.2,

17、布置時需將高速碰撞與低速碰撞結合在 一起考慮。200mm 330mm 試驗載荷狀態 下的地面線 圖3.2 40% 重疊，正碰 ODB壁障布置高度 下面以圖示的方式對前防 撞橫梁的高度布置進行相關說明（圖3.33.5）:設計指南設計指南編號： 編號：前防撞橫梁總成設計指南編制日期：版次：（00）頁次：-7 -圖3.3前防撞橫梁的布置 H1隨測試法規和測試位置 變化而變化；重疊量 H2 一般要求 3540mm, RCAR 建 議重疊量要達到 75mm以上，有效重疊量也與供應商的設 計能力有關，目前國內防撞橫梁供應商普遍不具備設計能力，國外供應商一般要求重疊量 H2至少達到28mm以上； H4值RC

18、AR 要求達到 100mm以上，一般設計到 100 120mm左右。B平臺制造誤差取 18mm （其它平臺結合自身車型特點 選取合適值），實際校核和設計過 程中需要將這一因素考 慮在內。取兩種極限情況進行校核，第一種情況是實車的防撞橫梁 中心離地高度比理論值偏高，即整車相對抬高18mm,校核時需要將擺錘降低 18mm （地面線 和車身數據保持不變），3D數據中擺錘中心實際離地高度為H1-18 mm （H1取法規中擺錘 的最低位置），由此可見，理論上重疊量減少18mm,如圖3,4所示；第二種情況是實車的 防撞橫梁中心 離地高度比理論值偏低，即整車相對降低18mm,校核時需要將擺錘升高18mm （

19、地面線和車身數據保持不變），3D數據中擺錘中心實際離地高度為H1+18 mm （H1取 法規中擺錘的最高位置），如圖3,5所示。圖3.4極小值擺錘重合度示意圖圖3,5極大值擺錘重合度示意圖 實際情況下，極小值位置容易由現擺錘重合度 不夠的問題，在造型和布置允許的前提下，前期一定要盡量修改局部造型。對于RCAR ,針對有效重疊量特別制定了一套明確的測量方法，有效重疊量要求達到75mm 以上。有效重疊量的大小直接影響整個保險杠系統對車輛的保 護效果。具體測量方法 請查閱 Rear bumper test procedure issuel 2007。H1-擺錘中心離地高度H2-擺錘與防撞橫梁有效重疊

20、量H3- 擺錘撞擊面高度（114mm） H4 一防撞橫梁截 面高度設計指南設計指南編號： 編號：前防撞橫梁總成設計指南編制日期：版次：（00）頁次：-8 -由于重合度受橫梁截面長度（Z向）、銷售市場（法 規測試高度不一致）、碰撞器高度 調整區間、車輛實驗狀態（空載、加載等）影響，因此要找由適合所有市場的布置 區間較難，現以北美市場舉例說明如何布置防撞橫梁截面 Z向高度。先假定防撞橫梁截面Z向高度可做到110mm,利用CATIA草圖繪制功能，在整車坐標下繪制由擺錘、模擬保險杠和ODB壁障高度調整區間，再根據最低允許重合度來 調整橫梁截面布置區間（該例按照最低重合度28mm來布置），從圖3.6可以

21、看由，在優先滿足擺錘測試要求前提下，模擬保險杠的重合度最小可達到41mm,橫梁截面中心高度在442mm472mm之間布置均可滿足要求。其他法規碰撞器中心高度基本也在該區間之類，因此布置時優先在該區間選取，然后進行相關的法規校核，再不斷 調整，選取最合適的位置。圖3.6北美市場防撞橫梁布置示意圖由于造型和其他因素的限制，防撞橫梁截面不可能任意加大，進氣格柵面積 有相應的 技術要求，防撞橫梁高度太高將影響冷凝系統的 散熱面積，兩者需要兼顧考慮。3.23.2前防撞橫梁距前保蒙皮、發動機蓋前緣等部件的 距離前防撞橫梁距前保蒙皮、發動機蓋前緣等部件的距離 在低速碰撞中，前保險杠系統應具備最佳的吸能效果，

22、以求 最大程度保護車輛零部件不受損壞，保證車輛仍能順利行駛到維修或救護站。保險公司也期望損壞的零件最少，以降低車輛的維修成O前大燈局部造型中，一般要求大燈陷入前保險杠里面一 定深度，以確保在30 o角碰中前保系統有一定的吸能空間， 不至于損壞較貴的前大燈。在造型上，要避免所有信號燈直接暴露在碰撞部位；前防撞橫梁布置的有效空間也是至關重要的，在前防撞橫梁的前面需要足夠的空間布置吸能塊，在前防撞橫梁的后面與 冷凝器之間需要有足夠的變形吸能空間，否則將會直接損壞冷凝系統，對這些區域在前期造型和后期設計過程中應重 點關注。前期數據校核和布置時，分別考察 Y=0和30°角位置法規滿足性，見圖

23、3.7、圖3.8。設計指南設計指南編號： 編號：前防撞橫梁總成設計指南 編制日期： 版次：（00）頁次：-9 -圖3.7 Section Y= 0 位置 H0 擺錘中心離地高度 L8-擺錘與前大燈距離 圖3.8 Section 30 0角位置（前大燈） 布置參考值可查閱表3.2,數據多來源于 3D數據和拆車測量，僅供參考。表3.2布置參考值（不完善，待補充）參考值經驗 值CAMERY（美標） YARIS （美標）JD23A （美標）JD24A （美標）JD23S （美標）JD12A （歐標）碰撞器和發蓋間隙（L7） 85901851024193234 碰撞器和前大燈間隙 （L8 ） 70105

24、85687271146 參考值 S18 （S01） S12S11GM （MATIZ） TOTOTA （AYGO）碰撞器和發蓋間隙（L7）碰撞器和前大 燈間隙（L8） 46748060120 H0一 碰撞器中心離地高度L1 吸能塊厚度 L2-前防撞橫梁截面寬度 L3-前防撞橫梁 與冷凝器距離 L4-前保蒙皮與中冷器距離L5-擺錘與小腿保護梁距離 L6 一防撞橫梁截面前端與發蓋前緣距離L7 前保蒙皮與發蓋前沿距離A 發蓋前端造型傾角（與行人膝部彎曲角相關）設計指南設計指南 編號：編號：前防撞橫梁總成設計指南編制日期：版次：（00）頁次：-10 -在布置防撞橫梁截面時，截面在X方向的極值需要高 由發

25、蓋前緣一定距離（圖3.7中L6值），針對歐標 ECER42 4Km/h碰撞速度，要求L6 A 10m3針對北美舊標準NHTSA PART 581 8Km/h 碰撞速度，要求 L6 A 20mm此值僅供參考，由于車輛和測試裝置的重量不同，需要吸收的能量大小也不盡相同，因此需要CAE分析驗證。由于渦輪增壓發動機才配備中冷器，并且布置位置比較 靠下，一般來講擺錘測試的時候不會碰到，但剛性壁障測試時會碰到，前防撞橫梁與冷凝器距離L3、前保蒙皮與中冷器 距離L4布置得越大越好，但受我司發動機尺寸影響， 布置空間比較有限。表3.3列由了部 分車型的布置數據，僅供參考。表3.3冷凝系統布置參考值（不完善，待

26、補充） 參考值 經驗值JD23A防撞橫梁與冷凝器距離 （L3） 128前保蒙皮 與中冷器距離（L4） 179吸能塊對低速碰撞具有一定的貢獻，從保護發動機蓋的角度來講，吸能泡沫較硬比較好，但由于對行人保護的要求越來越高，吸能泡沫和前保蒙皮設 計得偏軟比較有利。吸能 塊厚度，前保蒙皮與發動機蓋前沿距離，以及發動 機蓋前沿的傾斜角度與行人上腿部保護息息相關，前期布置應該預留充足的空間，如圖 3,9所示，表3.4提供了一 些參考值。行人上腿彎曲角度、膝關節剪切位移及腿部加速度受造 型影響較大(法規具體要求請查閱行人保護相關法規)，同時吸能泡沫采用不同的材料，對這幾個測量值影響也很 大，因此供應商介入得

27、越早越好。表3.4吸能塊布置空間加速度限值保護部位布置空間L1 (吸能塊厚度參考 值)Tibia acc 200 g (Phase 1)上腿部> 45 Tibia acc 170 g (Phase 2 & Euro NCAP)上腿部 >75 圖 3.9 行 人腿部碰撞示意圖設計指南設計指南編號： 編號：前防撞橫梁總成設計指南編制日期：版次：(00)頁次：-11 -要降低加速度，減少膝部剪切位移和上腿部彎曲角度， 需要不斷調整吸能泡沫的材料 性能，以調整其壓縮量和吸 能比率，同時現在的車型大多都在小腿部位增加一個小腿保護 梁，防止行人卷入車輛底部造成更大的傷害,見圖3.10圖

28、3.10雪鐵龍凱旋行人保護結構對于S平臺的小車來講，30角位置還需要關注橫梁與冷凝系統兩側的距離，B平臺 車型一般來說此部位空間相對來說較充裕，如圖 3.11 所示。由于橫梁彎曲，散熱器的最左端離橫梁最近，最好也保持30mm左右的間距。受A面形狀限制，橫梁和保險杠的間距在接近側碰位置時會減小。為了安裝泡沫，此距離不能太小，這和泡沫的厚度有關系， 泡沫的 厚度在10mm以下很難生產成型，在 15mm時可 以成型，但泡沫很薄，容易斷裂，影響性能，不能達到好的吸能效果。所以在設計時,最好讓此處的間距大于20mm o圖3.11 30角位置橫梁與冷凝系統距離3.33.3前防撞橫梁長度要求前防撞橫梁長度要

29、求擺捶撞擊30°角方向，過撞擊切入點與車輛 X軸向呈30°角做一直線，要求前防撞橫 梁在Y向左右延伸超過所作的直線100mm （此值偏大，由于造型影響，一般只有 40mm），如 圖3.12所示。為了減重，實際長度應該根據CAE分析進行調整，力求設計到最短。設計指南設計指南編號：編號：前防撞橫梁總成設計指南編制日期：版次：(00)頁次：-12 -圖3.12前防撞橫梁長度要求示意圖為了有效保護大燈，橫梁前端表面需要高由大燈表面一定距離。理論設計盡量按此布 置，如果造型上大燈比較靠后，若 吸能塊可以滿足要求，就不需要做由類似雅閣的結構(30角位置額外增加一塊凸生的橫梁)，如圖3.

30、13所示。圖3.13雅閣300角碰增強結構 第四章第四章 前防撞 橫梁結構設計前防撞橫梁結構設計在明確車型需要滿足的市場范圍，確定前防撞橫梁的布置方案后，進行前防撞橫梁 的結構設計。在低速碰撞中，希望前防撞橫梁有充分的變形，最大限度 的吸收能量，在 40%偏置碰撞中，希望前防撞橫梁有足夠 的強度，盡量多的傳導力到另一側縱梁上，使左右縱梁同時變形吸收能量。在莫種意義上講，也就是前防撞橫梁的強度設計。4.14.1前防撞橫梁的安裝方式前防撞橫梁的安裝方式 在發生低速碰撞時，前防撞橫梁發生損壞，為了維修方便， 前防撞橫梁要求設計成安 裝件。目前公司已經針對前防撞橫梁安裝制定了統一的標準，具體標準請查閱

31、技術委員會制定的相關文件(關于規范各設計院保險杠橫梁安裝方式的通知關于規范各設計院保險杠橫梁安裝方式的通知)。同時，盡量將左右安裝板，左右吸能盒設計成左右通用件，以降低成本。安裝螺栓焊接于縱梁一端的安裝板上，因此所有螺柱的軸線要求與 X軸平行，不允許 由現夾角，因由現夾角后總 成轉配困難。如圖4.1所示。設計指南設計指南編號：編號：前防撞橫梁總成設計指南 編制日期：版次：(00)頁次：-13 -圖4.1裝配狀態示意圖 4.24.2前防撞橫梁的工藝分類前防撞橫梁的工藝分類前防撞橫梁本體一般采用三種成型工藝：沖壓成型、滾軋成型和壓鑄成型，其中沖壓包括冷成型和熱成型兩種。也有部分車型采用鋼管梁的形式

32、，還有少量車型采用玻璃鋼等 材料，如圖4.24.6所示。圖4.2沖壓冷成型前防撞橫梁總成結構1、橫梁本體2、吸能盒3、安裝板圖4.3沖壓熱成型前防撞橫梁總成結構 設計指南設計指南編號： 編號：前防撞橫梁總成設計指南 編制日期：版次：（00）頁次：-14 -圖4.4滾壓成型前防撞橫梁總成結構圖4.5壓鑄成型前防撞橫梁總成結構（合金材料）圖4.6鋼管焊接前防撞橫梁總成結構（長安鈴木雨燕）沖壓成型是由鍍金沖壓后再焊接而成，優點在于結構靈活，可變截面設計。缺點是材 料利用率低，由多個零件焊接而成，工序多， 工裝多，重量較重。高強度鍍金沖壓成型困難，不利于選用具有高屈服強度的材料。為了解決這個難題，目前

33、一些車型開始采用熱成型件。熱成型工藝可以成型屈服強度在1200MPa以上的材料，由于解決了高強度鋼板沖壓成型的問題，因此整個前防撞橫梁的結構可以相對簡化，達到減重和提高強度的雙重要 求。但是熱成型件工藝相對冷成型要復雜得多，投入工裝費 用也很高。滾軋成型是由鍍金等截面由滾軋模具滾壓成型，優點在于材料利用率高，可設計成單個零件，重量輕，可適用于特高強度的鍍金成型。滾軋成型已經被越來越廣泛的應用，缺點在于難于實現變截面設計。各種工藝有著不同的優缺點，根據車型銷售市場和定價， 選用合適的工藝。設計指南設計指南編號：編號：前防撞橫梁總成設計指南 編制日期：版次：(00)頁次：-15 - 4.34.3前

34、防撞橫梁的截面型式前防撞橫梁的截面型式 前防撞橫梁的截面形式多樣，沖壓成型對截面限制較少，可 以變截面設計，熱成型鍍金型面設計比冷成型更靈活，可以根據需要調整型面。滾壓成型由于等截面的要求，截面形狀相對規整，常見的截面形狀如圖 4.7所示。圖4.7滾壓成型截面形狀一般采用第一種截面形式的比較多，其強度也比較高，因此也被廣泛采用。在保證冷 凝器與前防撞橫梁、前保蒙皮與前防撞橫梁之 間的空間足夠的前提下，前防撞橫梁的截面設計得越大越好。在Z方向的高度不能影響迎風面積，在設計截面大小時可參考樣車的截 面大小，設計時可初步設計為H=120mm ,B= 85mm,根據CAE碰撞分析的結果適當調整截面高度

35、和寬度，在滿足要求的情況下盡量減小截面，以節約成本和 減重。當由現擺錘重合度不夠的情況后，可采用圖4.8所示的結構，在橫梁本體下端燒焊擺錘捕捉板。設計指南設計指南編號：編號：前防撞橫梁總成設計指南編制日期：版次：(00)頁次：-16 -圖4.8擺錘捕捉板示意圖(B22 Rear Bumper Beam ) 當由現與其他部件干涉的情況時，可考慮滾壓成型后再切除 或壓扁干涉部位，如圖4.9所示。圖4.9干涉處理方法 橫梁本體截面一般設計成封閉截 面，這樣可以大大提高強度，增加吸能比率。表4.1、4.2列由了部分車型的橫梁本體截面形式和尺寸， 可供參考。表4.1 B平臺前防撞橫梁截面(Y=0 Sec

36、tion) 車型B12B13B14B21B22B23 截面 示意圖 成型沖壓滾壓滾 壓沖壓滾壓沖壓表4.2其它車型前防撞橫梁截面(Y=0Section) 車型 CamryLexusM11截面示意圖設計指南 設計指南編號： 編號：前防撞橫梁總成設計指南編制日期：版次：(00)頁次：-17 -圖4.104.12為幾款前防撞橫梁總成，結構可供參 考。圖4.10熱成熱防撞橫梁 (Benter Design) 圖4.11滾壓 成型防撞橫梁設計指南設計指南編號： 編號：前防撞橫梁總成設計指南編制日期：版次：(00)頁次：-18 -圖4.12壓鑄成型防撞橫梁(Hydro Design ) 備注： 此節僅列由

37、常見橫梁截面形狀，未對各種截面進行對比分 析，不同的截面，以及 不同的截面尺寸設計，其性能存在 較大差異。關于截面分析，請參閱本指南第六章一前防撞 橫梁的CAE模擬分析。4.44.4前防撞橫梁的軌跡曲線前防撞橫梁的軌跡曲線 橫梁Y方向引導線主要受外部造型和行人保護吸能泡沫厚度兩個因素影響，引導線的設計的一般思路如下：1、布置好前防撞橫梁中心線高度后，在此高度作一平行于XY平面的輔助平面 B,用 此平面與前保蒙皮相交， 得由一 條交線，將該交線沿 +X方向偏移足夠距離（吸能塊的厚 度），一般可初步設計為 95mm,吸能塊空間可適當減小（根據CAE分析不斷調整），偏移后的交線與XZ平面 相交得由交

38、點 Ao設計指南設計指南編號：編號：前防撞橫梁總成設計指南 編制日期：版次：（00）頁次：-19 - 2、30 °角碰撞區域吸能塊厚度一般要求不小于60mm ,將擺錘與前保蒙皮的接觸點沿擺錘撞擊面的法線方向移動60mm,得到點B（點B有可能不在輔助平面B上，此時需要將 其沿Z向投影到該平面上），然后以XZ平面鏡像得 由點C,在輔助平面 B內作一個圓，使 A、B、C三點在 圓周上，即得由引導線。可適當調整 A、B兩點位置，使圓的半徑盡可能為 整數, 以方便制造。3、根據選擇好的截面沿引導線掃掠，即可得到橫梁的主 體數據。注意為滿足 30 °角 碰撞，引導線需要延伸超過碰撞點

39、100mm （實際上由于造型的影響往往很難達到100mm,盡可能做大）。備注：對于滾壓或壓鑄件，一般均采用等曲率弧線作為引導線，為了避讓其他部件或其 他需要，后期再采用切除和壓扁等工 序作進一步加工處理。橫梁中間一段設計成弧形或者與Y軸平行，誰更有利于碰撞吸能，并沒有確鑿的數據可以證明，因此設計時建議主 要根據布 置空間來定。4.54.5吸能盒結構設計吸能盒結構設計由于低速碰撞要求車身部件發生碰撞以后可維修，因此前縱梁不允許有大 的變形。也 即只允許防撞橫梁和吸能盒發生變形，這就要求吸能 盒的抗載能力低于前縱梁。針對每個 車型，由于前縱梁的截面大小，材料選用以及 車身質量等因素不一致，因此縱梁

40、抗載能力存在差別，需要結合CAE對該車型縱梁的抗載能力分析來設計吸能盒。4.5.14.5.1常見吸能盒結構常見吸能盒結構吸能盒截面形式多樣，有正方形、長方形、多邊形等，其長度主要結合 整車布置來設 定，部分車型由于布置的影響，沒有了吸能 盒的布置空間，這不利于低速碰撞。因此布置 上要盡量避免由現這種情況。初始設計截面大小可根據縱梁截面來確定，后期根據CAE分 析結果調整材料、料厚以及潰縮引導筋，為了利于 壓潰，吸能盒一般設計成倒金字塔形狀，吸能盒的理想壓潰狀態如圖4.13所示。圖4.13吸能盒理想變形模式設計指南設計指南 編號：編號：前防撞橫梁總成設計指南 編制日期：版次：（00）頁次：-20

41、 -表4.3列由了部分車型的吸能盒結構供參考序號車型材料1雪鐵龍凱旋鋁合金 2本田雅閣（無吸 能盒）3 雷諾新風景二代鋼材（材料信息不詳）（通過螺栓與橫梁本體連接）4雪佛蘭一科魯茲鋁合金 5寶馬E60材料信息不詳（通過螺栓與鋁合金橫梁本體連接）6奔馳Smart 鋼材（材料信息不詳）7沃爾沃C70鋼材（材料信息不詳） 設計指南設計指南編號：編號：前防撞橫梁總成設計指南 編制日期：版次：（00）頁次：-21 - 4.5.24.5.2特殊吸能盒結構特殊吸能盒結構新AudiA6保險杠由一個鋁制橫梁構成，該橫梁通過新開發的專用 安全支架用螺栓固 定在縱梁上。專用安全支架也稱為剪力匣，它在車輛發生正面碰撞

42、和稍 呈對角方向的碰撞 時，通過剪切作用來吸收碰撞能量。在車速不超過 15 Km/h的情況下，專用安全支架可以防止位于其后的車輛焊接結構受到嚴重損壞。在發生對角方向的碰撞時，撞擊的能量通過保險杠的彎曲和變形來吸收，如圖4.144.15所示。圖 4.14 Audi A6 前碰吸能盒 圖 4.15 Audi A6 And A4 后碰吸能盒Audi A4前碰撞吸能盒采用可退縮式結構，具體 是采用液壓缸或擠壓式機械結構還不明確，如圖4.16所示。該結構作用與 A6相同，在車速不超過15 Km/h的情況下，該退縮機 構可以防止位于其后的車輛焊接結構受到嚴 重損壞，在發生對角方向的碰撞時，撞擊的能量通過保險杠的彎曲和變形來吸收，如圖4.16。圖4.16 Audi A4前碰吸能盒 設計指南設計指南 編號： 編號：前防撞橫梁總成設計指南 編制日期：版次：(00)頁次：-22 - 4.64.6拖車鉤結構設計拖車鉤結構設計拖車鉤有相應法規要求（77/389/EEC ）,拖鉤沿車身縱向受拉力或