汽車(chē)儀表板靜爆淺析

梁勇

摘 要：隨著全球汽車(chē)流量的增加和車(chē)速的提高，汽車(chē)事故也不斷增多，所引起的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失也愈加嚴(yán)重，汽車(chē)被動(dòng)安全系統(tǒng)可以在事故發(fā)生時(shí)最大限度地降低駕乘人員的傷害。本文著重介紹了帶有乘客安全氣囊的儀表板弱化工藝及常見(jiàn)失效模式，希望本文能夠?yàn)閮x表板乘客安全氣囊的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)起到拋磚引玉的作用。

關(guān)鍵詞：安全氣囊；儀表板；弱化

1 安全氣囊及儀表板簡(jiǎn)介

1.1 安全氣囊簡(jiǎn)介

安全氣囊系統(tǒng)也被稱(chēng)為輔助乘員保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)汽車(chē)遭受沖撞導(dǎo)致車(chē)速急劇變化時(shí)，安全氣囊迅速膨脹，承受并緩沖車(chē)內(nèi)人員的慣性力，減輕人體遭受傷害的程度，從而達(dá)到保護(hù)乘員的目的

1.2 儀表板簡(jiǎn)介

乘客安全氣囊（PAB）布置于儀表板的副駕駛側(cè)，用于保護(hù)副駕駛?cè)藛T的安全。根據(jù)PAB的布置結(jié)構(gòu)，儀表板分為無(wú)縫式儀表板和有縫式儀表板。

有縫式儀表板是指儀表板在表面上開(kāi)方形孔，并將安全氣囊總成（帶有氣囊蓋板）布置在孔內(nèi)，儀表板與氣囊蓋板配合后在表面形成可視縫隙。無(wú)縫式儀表板則是將安全氣囊總成（不帶氣囊蓋板）直接布置在儀表板內(nèi)部，儀表板從表面上看不到縫隙。

無(wú)縫式儀表板在視覺(jué)效果上要優(yōu)于有縫式儀表板，但制造成本高，所以無(wú)縫式儀表板不適用于成本要求低的儀表板。

2 無(wú)縫式儀表板的常見(jiàn)弱化工藝

當(dāng)汽車(chē)發(fā)生前部碰撞時(shí)，安全氣囊在瞬間點(diǎn)燃火藥并充氣彈出，為了保證儀表板不會(huì)有碎片飛向乘客正面，無(wú)縫式儀表板需要在內(nèi)部做弱化處理，這樣儀表板可以沿著強(qiáng)度相對(duì)低的弱化線(xiàn)打開(kāi)一個(gè)口，從而讓氣囊從孔內(nèi)得以順利展開(kāi)。

2.1 熱刀弱化

熱刀弱化就是用特殊刀口的刀具加熱到約140℃左右，在表皮的氣囊區(qū)域進(jìn)行加工，形成一定形狀的弱化線(xiàn)。熱刀弱化通過(guò)表皮在胎具中的定位位置、以及刀具與胎具的相對(duì)位置來(lái)控制表皮弱化線(xiàn)的位置精度。熱刀弱化是通過(guò)調(diào)整熱刀溫度、保壓時(shí)間（刀具在最低位置的停留時(shí)間）和限位塊的高度來(lái)控制表皮的殘余厚度。

熱刀弱化針對(duì)不同產(chǎn)品需要使用不同的刀具，產(chǎn)品通用性差；當(dāng)表皮的質(zhì)量較差時(shí)（熔融度不同、表面粗糙、內(nèi)部氣孔較多）會(huì)影響殘余厚度；當(dāng)弱化線(xiàn)位置與水平面夾角較大時(shí)不宜使用熱刀弱化。

2.2 金屬冷刀弱化

冷刀弱化也是用于表皮的弱化，冷刀弱化首先將表皮通過(guò)真空吸附而固定在胎具上，然后通過(guò)由程序控制的機(jī)械手臂帶動(dòng)切刀來(lái)切割表皮。

冷刀弱化設(shè)備的柔性生產(chǎn)較好，但冷刀弱化工藝受環(huán)境溫度影響較大，主要是溫度會(huì)影響表皮的彈性，同時(shí)當(dāng)?shù)毒吣p，刀刃不鋒利時(shí)會(huì)大大影響表皮的殘余厚度。

2.3 超聲波冷刀弱化

超聲波冷刀弱化就是將超聲波能量加載在切刀上，使得靠近刀尖的零件表面分子在超聲波作用下運(yùn)動(dòng)加劇而產(chǎn)生熱量，并融化后形成弱化槽。超聲波冷刀弱化可以用于表皮和硬質(zhì)儀表板骨架的加工。

2.4 銑刀弱化

銑刀弱化可進(jìn)行硬塑儀表板骨架、軟質(zhì)儀表板的骨架及發(fā)泡的弱化，其工作原理是通過(guò)數(shù)控銑床用銑刀加工出弱化線(xiàn)，該工藝通過(guò)真空吸附和機(jī)械夾緊結(jié)合的方式將儀表板穩(wěn)定的固定在胎具上，并要求弱化切割區(qū)域的背面有足夠的支持，確保儀表板在切割過(guò)長(zhǎng)中不發(fā)生位移和抖動(dòng)。

銑刀弱化可以適應(yīng)于不同的產(chǎn)品，柔性化生產(chǎn)較高，但銑刀加工對(duì)產(chǎn)品的強(qiáng)度要求較高（不適合單獨(dú)加工表皮），并且在加工深孔或小直徑孔時(shí)容易折斷銑刀。

2.5 激光弱化

激光弱化藝與傳統(tǒng)的加工工藝相比，它是一種無(wú)接觸、無(wú)切削、精度高、變形小、能耗低、加工對(duì)象廣，特別是能方便地加工軟、硬、脆性材料和合成材料的現(xiàn)代精密加工工藝。該工藝是目前儀表板弱化的最常用工藝。

激光弱化加工對(duì)象廣，既可以加工PP類(lèi)注塑儀表板上體，也可以加工由骨架，發(fā)泡層和表皮合成的儀表板上體總成。激光弱化加工精度高、變形小、能耗低，特別是能方便地加工軟、硬、脆性材料和合成材料。

3 靜爆實(shí)驗(yàn)常見(jiàn)失效模式及整改建議

3.1 靜爆實(shí)驗(yàn)常見(jiàn)失效模式

由于安全氣囊打開(kāi)的目的是保護(hù)乘員，所以?xún)x表板的靜爆實(shí)驗(yàn)要求極其苛刻，不能出現(xiàn)有對(duì)乘員造成傷害的失效情況發(fā)生，通常靜爆實(shí)驗(yàn)有三個(gè)環(huán)境溫度要求：低溫、常溫和高溫。

靜爆實(shí)驗(yàn)的常見(jiàn)失效模式有以下幾類(lèi)：1）零件脫落。零件脫落會(huì)造成對(duì)乘員正面?zhèn)Φ臐撛陲L(fēng)險(xiǎn)，所以在靜爆實(shí)驗(yàn)過(guò)程中禁止出現(xiàn)面向乘客的零件脫落或碎片飛濺。2）產(chǎn)品局部碎裂3）氣袋破損。

3.2 靜爆失效模式的整改建議

1）零件脫落

零件脫落多由于連接方式強(qiáng)度不夠引起，如出風(fēng)口的脫落可能是螺釘緊固點(diǎn)數(shù)量不夠或卡扣的卡接強(qiáng)度不足；如氣囊蓋板的脫落可能是蓋板與氣囊框之間的焊接強(qiáng)度不足。

2）產(chǎn)品局部碎裂

產(chǎn)品局部碎片脫落最常見(jiàn)的就是在低溫情況下氣囊蓋板產(chǎn)生的碎片，主要原因是弱化后的殘余厚度不正確引起，通常最先打開(kāi)處的殘余厚度最小，最后打開(kāi)處（鉸鏈處）的殘余厚度最大。

氣囊框的焊接位置也會(huì)影響到氣囊蓋板的順利打開(kāi)，從而產(chǎn)生碎片。如果氣囊框在焊接后遮擋了弱化線(xiàn)，則氣囊蓋板在受力時(shí)將無(wú)法沿著最弱的弱化線(xiàn)打開(kāi)，從而產(chǎn)生飛邊或碎片。

最后，如果是氣囊總成的金屬框架強(qiáng)度不足，在受力后也會(huì)變形，從而撞擊塑料件導(dǎo)致產(chǎn)品碎裂。

3）氣袋破損

氣袋破損通常是火藥量過(guò)大，導(dǎo)致氣袋局部燃燒；或沖擊力超出氣袋縫線(xiàn)的承受力，導(dǎo)致氣袋開(kāi)裂。

4 總結(jié)

乘客安全氣囊是被動(dòng)安全系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，希望通過(guò)對(duì)本文的介紹，能夠?yàn)閮x表板乘客安全氣囊的正向開(kāi)發(fā)提供借鑒之處。