汽車儀表板靜爆淺析

梁勇

摘 要：隨著全球汽車流量的增加和車速的提高，汽車事故也不斷增多，所引起的人員傷亡和財產(chǎn)損失也愈加嚴(yán)重，汽車被動安全系統(tǒng)可以在事故發(fā)生時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失效模式，希望本文能夠為儀表板乘客安全氣囊的設(shè)計和開發(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介

1.1 安全氣囊簡介

安全氣囊系統(tǒng)也被稱為輔助乘員保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)汽車遭受沖撞導(dǎo)致車速急劇變化時，安全氣囊迅速膨脹，承受并緩沖車內(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。

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

2 無縫式儀表板的常見弱化工藝

當(dāng)汽車發(fā)生前部碰撞時，安全氣囊在瞬間點燃火藥并充氣彈出，為了保證儀表板不會有碎片飛向乘客正面，無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度相對低的弱化線打開一個口，從而讓氣囊從孔內(nèi)得以順利展開。

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。熱刀弱化通過表皮在胎具中的定位位置、以及刀具與胎具的相對位置來控制表皮弱化線的位置精度。熱刀弱化是通過調(diào)整熱刀溫度、保壓時間（刀具在最低位置的停留時間）和限位塊的高度來控制表皮的殘余厚度。

熱刀弱化針對不同產(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（熔融度不同、表面粗糙、內(nèi)部氣孔較多）會影響殘余厚度；當(dāng)弱化線位置與水平面夾角較大時不宜使用熱刀弱化。

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真空吸附而固定在胎具上，然后通過由程序控制的機械手臂帶動切刀來切割表皮。

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，主要是溫度會影響表皮的彈性，同時當(dāng)?shù)毒吣p，刀刃不鋒利時會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動加劇而產(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，其工作原理是通過數(shù)控銑床用銑刀加工出弱化線，該工藝通過真空吸附和機械夾緊結(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長中不發(fā)生位移和抖動。

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

2.5 激光弱化

激光弱化藝與傳統(tǒng)的加工工藝相比，它是一種無接觸、無切削、精度高、變形小、能耗低、加工對象廣，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。

激光弱化加工對象廣，既可以加工PP類注塑儀表板上體，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 靜爆實驗常見失效模式及整改建議

3.1 靜爆實驗常見失效模式

由于安全氣囊打開的目的是保護(hù)乘員，所以儀表板的靜爆實驗要求極其苛刻，不能出現(xiàn)有對乘員造成傷害的失效情況發(fā)生，通常靜爆實驗有三個環(huán)境溫度要求：低溫、常溫和高溫。

靜爆實驗的常見失效模式有以下幾類：1）零件脫落。零件脫落會造成對乘員正面?zhèn)Φ臐撛陲L(fēng)險，所以在靜爆實驗過程中禁止出現(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度不夠引起，如出風(fēng)口的脫落可能是螺釘緊固點數(shù)量不夠或卡扣的卡接強度不足；如氣囊蓋板的脫落可能是蓋板與氣囊框之間的焊接強度不足。

2）產(chǎn)品局部碎裂

產(chǎn)品局部碎片脫落最常見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，通常最先打開處的殘余厚度最小，最后打開處（鉸鏈處）的殘余厚度最大。

氣囊框的焊接位置也會影響到氣囊蓋板的順利打開，從而產(chǎn)生碎片。如果氣囊框在焊接后遮擋了弱化線，則氣囊蓋板在受力時將無法沿著最弱的弱化線打開，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度不足，在受力后也會變形，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大，導(dǎo)致氣袋局部燃燒；或沖擊力超出氣袋縫線的承受力，導(dǎo)致氣袋開裂。

4 總結(jié)

乘客安全氣囊是被動安全系統(tǒng)的一個重要組成部分，希望通過對本文的介紹，能夠為儀表板乘客安全氣囊的正向開發(fā)提供借鑒之處。