保險杠的案例
汽車保險杠
汽車保險杠
汽車保險杠是吸收緩和外界沖擊力，防護車身前后部的安全裝置。 二十年前，轎車前后保險杠是以金屬材料為主，用厚度為3毫米以上的鋼板沖壓成U型槽鋼，表面處理鍍鉻，與車架縱梁鉚接或焊接在一起，與車身有一段較大的間隙，好象是一件附加上去的部件。
隨著汽車工業的發展，汽車保險杠做為一種重要的安全裝置也走向了革新的道路上。今天的轎車前后保險杠除了保持原有的保護功能外，還要追求與車體造型和諧與統一，追求本身的輕量化。為了達到這種目的，目前轎車的前后保險杠興用了塑料，人們稱為塑料保險杠。
塑料保險杠是由外板、緩沖材料和橫梁等三部分組成。其中外板和緩沖材料用塑料制成，橫梁用厚度為1.5毫米左右的冷軋薄板沖壓而成U型槽；外板和緩沖材料附著在橫梁上，橫梁與車架縱梁螺絲聯接，可以隨時拆卸下來。這種塑料保險杠使用的塑料，大體上使用聚脂系和聚丙烯系兩種材料，采用注射成型法制成。例如標致405轎車的保險杠，采用了聚脂系材料并用反應注射模成型法做成；而大眾的奧迪100、高爾夫、上海的桑塔納、天津的夏利等型號轎車的保險杠，采用了聚丙烯系材料用注射成型法制成。國外還有一種稱為聚碳酯系的塑料，滲進合金成分，采用合金注射成型的方法，加工出來的保險杠不但具有高強度的剛性，還具有可以焊接的優點，而且涂裝性能好，在轎車上的用量越來越多。
塑料保險杠具有強度、剛性和裝飾性，從安全上看，汽車發生碰撞事故時能起到緩沖作用，保護前后車體，從外觀上看，可以很自然地與車體結合在一塊，渾然成一體，具有很好的裝飾性，成為裝飾轎車外型的重要部件。
安全性是現代轎車設計中首先要考慮的問題。從轎車的安全設施來講，一般分為兩大類，一類是主動性安全設施，例如制動及ABS防抱死制動系統，實行防患未然；另一類是被動性安全設施，例如保險杠、安全氣囊，再加上個車門保險杠來個堅壁清野。
展開 服役兩年的汽車前保險杠韌性沒有下降！
3應用評價：前保險杠碰撞仿真
目前的汽車正面碰撞主要有100%重疊正面剛性壁碰撞和40%重疊偏置碰撞兩種形式，汽車碰撞是瞬態復雜的物理過程，涉及大變形和大位移及沖擊載荷，為非線性動力問題，沖擊載荷與接觸在汽車碰撞過程中是一動態接觸問題，影響著分析的全過程，本文保險杠碰撞方式采用100%重疊正面剛性壁碰撞，主要是探究再生料和原料性能差異，利用軟件對保險杠進行動態仿真分析，對碰撞沖擊過程采用顯式動力學計算理論進行求解，保險杠數模和零部件如下圖1：
圖1 保險杠數模和零部件圖
前保險杠是薄壁結構，厚度2mm，數模由幾萬個曲面構成，元素太多仿真時間太長，對電腦配置要求極高，所以將前端框架結構簡化，重點放在原料和再生料的碰撞對比情況，簡化后模型如下，劃分網格如圖2：
圖2 保險杠碰撞模型及網格劃分
分別輸入原料和30%再生料的材料參數，包括彈性階段的密度、泊松比、拉伸模量，塑性階段的應力應變曲線，如圖3：
圖3 初始狀態和服役2年的材料參數
動力學模塊分析，導入模型、劃分網格、定義邊界和約束后求解，保險杠以2.2m/s速度碰撞，保險杠能量變化如圖4：
圖4 初始狀態和服役2年的前保險杠碰撞能量變化圖
初始狀態能量變化到21879mJ，服役2年的前保險杠能量變化到22119mJ，撞擊系統的總能量在3.78*105mJ，初始狀態的保險杠吸能在5.78%，服役2年的保險杠吸能在5.85%，說明服役2年和初始狀態的吸能差異不大，在零件服役及碰撞吸能過程中表現較一致。
展開 汽車前保險杠 實力分享
汽車前保險杠是汽車最重要的外觀件之一，不但要具有足夠的強度和剛性，汽車發生碰撞事故時能起到緩沖作用，保護車體，還要追求和車體造型和諧與統一，并實現本身的輕量化。為了達到這種目的，目前轎車的前保險杠主體都采用了塑料，俗稱塑料保險杠由注塑模具注射成型。
一、塑件結構分析
汽車前保險杠形狀類似于馬鞍形，具體結構見圖1。材料為PP+EPDM-T20，收縮率取0.95%。其中的PP中文名聚丙烯，是保險杠的主要材料，EPDM中文名三元乙丙橡膠，它能夠提高保險杠外罩的彈性，而T20是指材料中加上20％的滑石粉，它可以提高保險杠外罩的剛度性。
塑件的特點是：
（1）形狀復雜，尺寸大，壁厚相對較小，屬于大型薄壁塑件。
（2）塑件碰穿、插穿孔多，加強筋多，注射成型熔體流動阻力大。
（3）塑件內側有三處倒扣，每一處的側向抽芯都相當困難。
圖1 汽車前保險杠結構圖
二、模具結構分析
前保險杠主體注塑模具采用內分型面，通過熱流道，并由順序閥控制進膠。兩側倒扣采用大斜頂套橫向斜頂加直頂的結構，最大外形尺寸2500×1560×1790mm，模具結構詳見圖2。
展開 汽車前保險杠大型薄壁注塑模結構分析、設計
汽車前保險杠是汽車最重要的外觀件之一，不但要具有足夠的強度和剛性，汽車發生碰撞事故時能起到緩沖作用，保護車體，還要追求和車體造型和諧與統一，并實現本身的輕量化。為了達到這種目的，目前轎車的前保險杠主體都采用了塑料，俗稱塑料保險杠由注塑模具注射成型。
一、塑件結構分析
汽車前保險杠形狀類似于馬鞍形，具體結構見圖1。材料為PP+EPDM-T20，收縮率取0.95%。其中的PP中文名聚丙烯，是保險杠的主要材料，EPDM中文名三元乙丙橡膠，它能夠提高保險杠外罩的彈性，而T20是指材料中加上20%的滑石粉，它可以提高保險杠外罩的剛度性。
塑件的特點是：
(1)形狀復雜，尺寸大，壁厚相對較小，屬于大型薄壁塑件。
(2)塑件碰穿、插穿孔多，加強筋多，注射成型熔體流動阻力大。
(3)塑件內側有三處倒扣，每一處的側向抽芯都相當困難。
圖1 汽車前保險杠結構圖
二、模具結構分析
前保險杠主體注塑模具采用內分型面，通過熱流道，并由順序閥控制進膠。兩側倒扣采用大斜頂套橫向斜頂加直頂的結構，最大外形尺寸2500×1560×1790mm，模具結構詳見圖2。
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『轉貼』轎車保險杠大型注射模設計及CAE
轎車保險杠大型注射模設計及CAE
發布者：劉潔 來源：CAD世界網
[摘要]塑料保險杠取代金屬保險扛是汽車行業的發展趨勢，但是塑料保險杠的設計目前仍采用傳統的模具設計方法。因此本文針對轎車前保險杠的制品結構，采用華塑CAE(HSCAE)軟件對轎車保險杠注射模的型腔壓力、熔體溫度及流動前沿進了優化分析及模擬，同時對保險杠注射模的主要參數進行了校核。研究結果表明本文采用的設計方法可以極大提高保險杠注射模設計開發的效率。
[關鍵詞] 保險杠 注射模 熱流道 CAE
1 前言
隨著汽車上業的發展，全金屬保險杠越來越不適應現代汽車在輕量化、高機能化以及與車體造型一體化等方面的要求，尤其在轎車、輕型車上，有用塑料保險杠取代全金屬保險杠的趨勢。作為鋼鐵件的替代產品，汽車塑料保險杠以其造型美觀，重量輕，易于成型，耐腐蝕，成本低，綜合機械性能良好，且容易實現規模化生產等優點在汽車行業占據了一席之地。目前，我國轎車。微型車、輕型車等生產廠家正在逐步實現該產品的更新換代。
2 轎車前保險杠幾何結構分析
圖1所示零件為馬自達轎車前保險杠，零件壁厚3.5mm，通常要求制件表面光滑無缺陷，對其外形精度沒有過高要求。如圖1所示，保險杠形狀為馬鞍形，長1925mm，寬715mm，高538mm，平均壁厚為3.5mm。橢圓形燈孔左右各一，中間為通風柵格，內側加強筋若干。尾部有內側卷曲，因此，需要采用內側抽芯。
保險杠材料要求在較寬的溫度范圍內剛性好，耐沖擊性能好，尺寸穩定性好，耐溶劑性好，涂裝性能好。丙烯綜合什能較好，故在此選用聚丙烯(改性)作為保險杠材料。
展開 基于LS-dyna的汽車保險杠CAE分析
為了更好地研究整車正面碰撞，本文對汽車前保險杠系統進行分析研究，提升汽車碰撞安全性。根據碰撞情況，建立前保險杠臺架試驗，以及進行仿真對標。
本文 基于Hypermesh軟件進行前處理，然后采用Dyna求解器進行求解。有限元模型見圖1，對鈑金件進行網格劃分，鈑金件采用4邊形單元，10mm網格標準。連接采用焊接單元和螺栓連接。加載點位置在中心點處，并進行加載頭建模和工況設置。
圖1 某汽車前保險杠模型
按照試驗要求進行加載和求解，在HyperView里進行后處理。前保險杠承載力曲線如下，承載力峰值達到76KN，為后期碰撞安全提供建議。
圖2 承載力曲線
汽車保險杠是汽車碰撞的重要組成部分，其吸能效果和承載力決定了整車碰撞情況，本文將保險杠單獨拿出來進行研究，通過模擬前保險杠碰撞情況，為整車碰撞安全性進行參考。
展開 汽車前保險杠支撐沖壓工藝改進及模具設計
前保險杠支撐是前保險杠的兩個重要支撐件，直接關系到車的外觀及安全性，為保證前保險杠的裝配精度和裝配質量，決定對前保險杠支撐進行整改。
2 工藝分析
圖1所示為前保險杠支撐制件圖(左、右對稱)，材料為SAPH310,料厚3.2mm。該制件形狀復雜，∮12mm及∮9mm孔是用來安裝前保險杠的裝配孔，前保險杠足1.5mm的不銹鋼制件，若兩個孔處的型面不平整及∮12mm孔處的型面角度不對，以及型面1與型面2的開檔尺寸不對，都將造成前保險杠變形、開裂。若∮12mm及∮9mm孔位置不準確，將造成前保險杠位置錯變，會與前防板發生面差不均勻現象，甚至影響車燈的安裝，影響整個車前臉的外觀質量。∮16mm孔及R8mm缺口不僅是裝配前保險杠總成的定位孔，也是前保險杠總成與車體連接的固定孔，所以要求該型面3平整及孔位相對∮12mm及∮9mm孔的空間位置準確。為了保證型面1平整，原上藝增加一套校平模。
原沖壓工藝為：①左、右件分別壓形；②左、右件分別切邊沖R8mm孔；③左、右件分別沖∮16mm及∮9mm孔；④左、右件分別彎曲小邊；⑤左、右件分別翻邊；⑥左、右件分別沖∮12mm孔；⑦校平。在生產過程中，經過使用發現，種沖壓工藝由于是非對稱成形，模具受力很不均勻，造成模具磨損厲害，使間隙增大，影響制件精度，且造成模具壽命降低。非對稱成形使制件很不穩定，各型面和各裝配孔位置都難以保證，此沖壓工藝使模具數量多(需11副模具)，制作周期長，操作工序多，生產效率低，增加了生產成本。而且此工藝壓形斤，后續下序中的型面定位固型腔比較淺而不準確．使各孔位置及各孔空間位置難以保征，型面1和型面2的開口尺寸極不穩定，也難以保征各型面的平整及∮12mm孔所在凸臺的成形角度和形狀。
展開 碰撞分析案例：保險杠撞擊剛性墻-------ABAQUS/Explicit顯式非線性動態分析
碰撞分析案例：保險杠撞擊剛性墻
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案例關注重點：焊接和撞擊有限元分析模型的定義
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案例背景
隨著科學技術的發展，汽車已經成為人們生活中必不可少的交通工具。但當今由于交通事故造成的損失日益劇增，研究汽車的碰撞安全性能，提高其耐撞性成為各國汽車行業研究的重要課題。目前國內外許多著名大學、研究機構以及汽車生產廠商都在大力研究節省成本的汽車安全檢測方法，而汽車碰撞理論以及模擬技術隨之迅速發展，其中運用有限元方法來研究車輛碰撞模擬得到了相當的重視。而本案例就是取材于汽車碰撞模擬分析中的一個小案例―――保險杠撞擊剛性墻。
案例分析
本案例的幾何模型是通過導入已有的*.IGS文件來生成的（已經通過專用CAD軟件建好模型的），共包括剛性墻（PART-wall）、保險杠（PART-bumper）、平板（PART-plane）以及橫梁（PART-rail）四個部件，該分析案例的關注要點就是主要吸能部件（保險杠）的變形模擬，即發生車體碰撞時其是否能夠對車體有足夠的保護能力？其是否能夠將撞擊瞬間的動能轉化為內能吸收掉以保護駕駛等人員的安全？作者這里根據具體車體模型建立了保險杠撞擊剛性墻的有限元分析模型，為了節省計算資源和時間成本這里也對保險杠的對稱模型進行了簡化，詳細的撞擊模型請參照圖49所示，撞擊時保險杠分析模型以2000mm/s的速度撞擊剛性墻，其中分析模型中的保險杠與平板之間、平板與橫梁之間不定義接觸，采用焊接進行連接，對于保險杠和剛性墻之間的接觸采用接觸對算法來定義。
展開 基于HyperWokes/LsDyna的保險杠40%偏置碰撞仿真解析
基于HyperWokes/LsDyna的保險杠40%偏置碰撞仿真解析
保險杠40%偏置碰撞仿真模型動畫：
基于HyperWokes/LsDyna的保險杠40%偏置碰撞仿真模型建立如下：
1、通過Tools/Cteate Cards/MAT和Tools/Cteate Cards/SECTION界面分別創建出部件的材料和屬性，再通過Component面板對部件附材料和屬性，具體操作如圖所示：
2、在動態的顯示算法中，接觸連接的設置尤其重要，在改模型中涉及到的接觸連接如下：
2.1 碰撞剛性墻的建立（在卡片RIGIDWALL_PLANAR_FINITE中進行設置）具體操作界面如圖所示：
base node:定義剛性墻的基點；normal vector：定義剛性墻平面的法線方向；shape：剛性墻的形狀，通常設為矩形；finite：在有限區域內（如果是做正碰分析可以設置為無限區域）；local x axis/y-axis:定義剛性墻橫向平面的延伸方向；len x=/len y=:剛性墻區域的大小。
此外，剛性墻的接觸是系統默認的，只要有物體撞擊到剛性墻平面上，剛性墻則自動對其進行反彈，剛性墻不進行吸能，整個撞擊過程能量守恒。
2.2 保險杠自身的接觸變型（在卡片CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE中進行設置）具體操作界面如圖所示：
在進 入這個界面前需要對FS靜摩擦系數進行設置，一般FS取為0.15。
展開 MeshWorks進行汽車前保險杠匹配變形
在實際項目中，客戶需要開發一款新車型，通常將對標車先進行點云掃描，再進行逆向設計開發；而本文將演示如何利用MeshWorks的Morphing模塊，用已有的A車保險杠數據，按照指定的安裝位置，變形至新的車型上，以達到快速建立理想模型的目的。
1. 輸入模型
如上圖，已有A款車前保險杠的網格模型，以及B款車的保險杠點云數據；需要將A車型的保險杠和格柵變形匹配到點云數據上，須保證保險杠的附件安裝位置不變，并且曲面貼合良好；
2. 提取特征線
由于前保險杠是對稱模型，可以在中間位置分割，利用一半模型進行變形，可以節省很多時間，再用“Edge Track“功能提取特征線；
特征線如下：
3. 創建Morph Set
創建Morph Set，A車型的特征線作為控制點，A車型的本體網格，格柵網格作為變形點；
4. 特征線映射
4.1 激活 “Morph Set”；
4.2利用“Mapping Tool”可以作精確的截面映射變形，本次案例使用此功能的“Center”方法，直接將兩組截面以“PID-Assembly”的方式輸入到軟件里；
點擊“Preview”，MeshWorks會自動判斷映射的組合；
點擊“MAP”，完成映射操作，得到最后的結果；整個變形工作在1個小時內完成。
結論：
MeshWorks的特征線映射方法不僅僅可以快捷的將部件匹配變形，同時可以實現高精度變形；
變形后的零件，無須再調整配合面，安裝硬點；保證項目開發過程中，高效率的搭建車身模型。
展開 基于HyperWorks/LsDyna的保險杠40%偏置碰撞仿真解析
通過卡片的設置已經創建好了接觸的類型即SingleSurface，所以我們只需在add界面中添加Slave的組件即整車的部件（除去焊接的1D單元），點擊update就完成了保險杠自身的接觸變型.
2.3 車身剛體與保險杠的連接（在卡片CONSTRAINED_EXTRA_NODES_SET中進行設置）
在設置連接之前首先對連接保險杠的車身剛體進行模擬和定義，通過Card Edit/comps面板對vehicle mass部件進行設置，具體操作如圖所示：
在該界面中需要設置它的質心坐標、質量、轉動慣量和仿真時的速度（在整車碰撞中不需要這樣定義，這樣設置的一些參數是為了模擬整車的作用效果才這樣定義的
在CONSTRAINED_EXTRA_NODES_SET的創建中首先要設置它的剛體部件即在PID中選擇，然后再對接觸進行設置，具體操作如圖所示：
圖中藍色的部件為剛體，紅色的NodeSet為車身剛體與保險杠連接點即在slave/sets中進行定義
2.4 左右前縱梁之間通過剛性連接，前縱梁與防撞橫梁之間也是通過剛性連接（主要是為了使模型更加簡單方便計算）
除了以上設置的接觸和連接之外，在碰撞仿真中通常還用以下接觸：
a、CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE用于兩個獨立組件之間的接觸，比如說側碰中，試驗臺車撞試驗車，兩個車之間的接觸就可以這樣設置
b、CONTACT_SPOTWELD用于整車焊接的部件與焊點單元的接觸
3、添加載荷和約束
3.1 碰撞速度的設置，通過卡片INITIAL_VELOCITY可以完成。
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汽車保險杠碰撞過程的有限元分析
以ＥＱ１４０貨車為例，應用動力有限元軟件ＡＮＳＹＳ／ＬＳ－ＤＹＮＡ對汽車保險杠的碰撞過程進行數值模擬。得 到結構的瞬態動力響應以及變形、速度、碰撞力等參數的時程曲線。清晰地展示了保險杠的變形的全過程，為改進 保險杠的設計提供了參考。
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展開 汽車保險杠橫梁碰撞的仿真分析及其結構優化
汽車保險杠橫梁碰撞的仿真分析及其結構優化.part2.rar
汽車保險杠橫梁碰撞的仿真分析及其結構優化.part3.rar
汽車保險杠橫梁碰撞的仿真分析及其結構優化
汽車保險杠橫梁碰撞的仿真分析及其結構優化.part1.rar
塑膠模具汽車保險杠內分型
在汽車注塑模具中，針對汽車保險杠產品，模具設計時通常會采用先進的內分型面技術。其優點是分型夾線隱藏在保險杠的非外觀面上，在汽車上裝配后看不到外觀夾線，不會影響產品外觀。但這種技術在難度與結構上都要比外分型保險杠復雜，技術風險也較高，模具成本與模具價格也會高于外分型保險杠很多，但因外觀美觀，在中高檔汽車中被廣泛應用。
如下圖所示，產品兩頭采用直頂+斜頂的機構進行脫模。
下圖所示產品底部藍色處采用在大斜頂上設計直頂的結構，使產品在頂出時以防產品頂出時同斜頂走。
此側倒扣采用斜頂上斜頂的結構：
扣位采用在直頂上做隧道彈塊的結構進行脫模：
頂出機構分三級頂出：
（1）第一級頂出采用4個油缸頂出同前模同步運動頂出60MM，4個拉鉤為輔助機構；
（2）第二級頂出然后油缸繼續頂出70MM；
（3）第三級頂出用2個小油缸做二次頂出30MM，方便取件。
為了保證開模時斜頂跟前模一起同步運動,以使產品變形而脫模，當頂出機構同前模同步運動60MM后, 前／后模部分分離,這樣保護了模具,也保證了產品不會被拖傷！
現在很多學習模具設計的小伙伴越來越多，很多人問我有沒有資料，第一本書看什么比較好，根據你們的需求，我將一些模具設計的資料進行了分類管理，希望你們能在模具行業前途無量。看下面
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展開 基于optistruct保險杠擠壓仿真模擬 ￥80
基于Optistruct保險杠擠壓仿真，本案例目的在于學習如何在optistruct中做接觸和擠壓分析，如何定義剛性體（不是剛性墻哦）、施加位移加載、創建接觸等。其前處理是在optistruct中完成，h3d結果文件在hyperview中查看。
保險杠擠壓仿真結果動畫（模型1）
保險杠擠壓仿真結果動畫（模型2）
也就是說學會本案例的仿真也可以在optistruct中做電池包擠壓仿真了，哈哈！
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