方向盤生產(chǎn)過程工藝解析及未來發(fā)展趨勢

劉瀚陽

摘 要：本文對方向盤生產(chǎn)過程工藝進行詳細介紹，并通過對壓鑄、發(fā)泡、縫皮、組裝四大工藝的介紹對各個階段存在的問題進行說明，基于被動安全系統(tǒng)成員方向盤生產(chǎn)過程工藝的嚴格要求，有必要優(yōu)化及提升方向盤的四大工藝過程，確定一種能合乎要求、保證質(zhì)量的成熟的生產(chǎn)工藝，來貫穿于產(chǎn)品開發(fā)到生產(chǎn)的全過程。

關鍵詞：方向盤；生產(chǎn)工藝；發(fā)展趨勢

中圖分類號：U465 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）18-0040-02

從一百多年前第一輛蒸汽汽車的誕生，到現(xiàn)今集節(jié)能、智能、安全、多功能為一體的新型汽車，作為汽車的轉(zhuǎn)向操縱裝置和駕駛汽車的重要部件——方向盤也隨著汽車的發(fā)展，從最初的垂直方向安裝的與輪船的方向舵相似的雙手柄十字交叉結構，改良成轉(zhuǎn)向柱和方向盤傾斜式安裝方式的最老勞斯萊斯方向盤，再進步成現(xiàn)在集成了許多功能按鈕的真皮結構。

方向盤在結構、材料、功能上都有了飛速的發(fā)展。方向盤作為汽車上最重要的安全部件之一，是確保汽車沿正確路線行駛的關鍵。除需要具有一定強度、硬度，并能承受一定扭轉(zhuǎn)力及彎曲應力外，還需要具有一定的柔韌性。這樣不僅美化外觀，還能使駕駛員感到舒適，更重要的是當遇到碰撞等緊急事故時能起到緩沖作用，確保駕駛員的安全。鑒于此，方向盤通常是由強度、剛度相對較高的金屬骨架外加具有一定任性的包覆層制作而成。常用的方向盤骨架由鎂合金、鋁合金等通過壓鑄、沖壓、機加等方法制成，包覆層則常用聚氨酯、聚丙烯、木材等通過注射成形、鑲嵌等方式包覆在金屬骨架上，這樣才能實現(xiàn)內(nèi)強外韌，達到方向盤所要求的特定使用性能[1]。本文將對方向盤生產(chǎn)的四大工藝（壓鑄、發(fā)泡、縫皮、組裝）及方向盤未來的發(fā)展趨勢進行詳細介紹。

1 方向盤生產(chǎn)工藝流程

1.1 壓鑄工藝

（1）鎂錠預熱熔化保溫、花鍵放入模具型腔，由壓鑄機進行壓鑄成型。鎂合金是最輕的金屬結構材料，具有強度高，阻尼、吸震及降噪性能優(yōu)越，鑄造成形、機加工和表面裝飾性能好，易回收等優(yōu)點。鎂合金應用于方向盤可實現(xiàn)輕量化，又可降低路面和控制系統(tǒng)的震動，同時發(fā)生意外時，鎂合金方向盤可吸收更多能量，保證駕駛員安全，因此具有低碳鋼、工程塑料等傳統(tǒng)方向盤無法比擬的性能優(yōu)勢[2]。因此，利用鎂合金取代鋼鐵、鋁合金等其他傳統(tǒng)材料制造汽車方向盤骨架，將是一種必然的趨勢。

常用的鎂錠有AM50A和AM60B兩種，二者的主要區(qū)別如：Al含量不同（AM60B的含Al量高）；AM60的抗拉強度優(yōu)于AM50。

壓鑄用鎂合金錠組成規(guī)格表1所示，鑄造用鎂合金之常溫機械性能表2所示。

（2）將骨架從模具型腔中取出冷卻拉齒，進行切邊及機械孔加工、去毛刺。將骨架放入冷卻水（水溫≤60℃）進行冷卻，放入沖模中，使用切邊機將骨架的澆道、渣包、飛邊切除，再使用鉆床對骨架進行鉆孔攻絲。此工序需注意骨架切邊之前、機加去毛刺之前需用風槍分別去除冷卻水及切削液。

（3）骨架清洗吹干、涂防銹油及尺寸檢測。將骨架放入清洗機中（水溫>50℃）進行清洗，吹干后由操作者對骨架外觀進行百檢并涂抹防銹油，之后用骨架檢具及通止規(guī)檢測骨架及花鍵尺寸是否符合標準。此工序需注意必須用通止規(guī)對花鍵尺寸進行百檢，確?；ㄦI型號正確及再壓鑄過程中未產(chǎn)生變形。

1.2 發(fā)泡工藝

（1）骨架預熱，模具噴涂脫模劑及PU發(fā)泡。方向盤包覆層最早采用酚醛塑料模壓制造，后來采用HDPE和改性PP注塑成形，目前使用最多的是PU料發(fā)泡工藝。其中聚氨酯是目前方向盤上用得最廣泛的一種塑料。聚氨酯方向盤集裝飾與功能于一體，其特點是手感舒適、能吸收駕駛員頭部及胸部的碰撞能量，提高安全性，并且耐磨、不易開裂、使用壽命長。為適應方向盤發(fā)展的需要，隨后，又報道了一種先進的聚氨酯自結皮方向盤（又稱PU方向盤）生產(chǎn)技術，它是在金屬骨架外面用反應注射成形方法形成一層具有自結皮的聚氨酯發(fā)泡材料，這種發(fā)泡結構能夠形成帶有天然皮革花紋及韌性的表皮，在這層表皮下面逐漸過渡到具有彈性的泡沫體。與硬質(zhì)塑料方向盤相比，PU方向盤在確保基本功能的前提下，實現(xiàn)了外韌內(nèi)軟，其操作使用性能、安全性能及外觀都有很大改進，從而使方向盤具有多種優(yōu)良性能。到目前為止，世界主要汽車生產(chǎn)廠家均采用PU方向盤。此工序需注意骨架要有防錯工裝及加熱膜，防止骨架用錯及發(fā)泡不飽滿，需控制脫模劑的噴涂量，否則會造成色差破損亮印等缺陷[3]。（2）修邊及外觀檢驗。此工序需注意刀子非常鋒利容易傷人及修邊易發(fā)生不小心劃破產(chǎn)品問題，要對操作者進行標準作業(yè)培訓。

1.3 縫皮工藝

第一步，打薄皮革單片及皮片外觀檢驗。（1）頭層皮是帶有粒面的牛、羊、豬皮等，皮面有自然的疤痕和血筋痕等，偶爾還有加工過程中的刀傷以及利用率極低的肚腩部位，進口頭層皮還有牛只的編號烙印。全粒面皮可以從毛孔粗細和疏密度來區(qū)分屬于何種動物皮革。頭層皮是由各種動物的原皮直接加工而成，或?qū)^厚皮層的牛、豬、馬等動物皮脫毛后橫切成上下兩層，纖維組織嚴密的上層部分則加工成各種頭層皮。（2）二層皮是纖維組織較疏松的二層部分，經(jīng)化學材料噴涂或覆上PVC、PU薄膜加工而成。此工序需注意必須嚴格按照皮片外觀檢驗標準進行檢驗，頭層皮常見缺陷傷痕、皮脈、針孔要確認其所在區(qū)域（A面、B面、C面），確保真皮最大利用率，防止缺陷單片流入下一工位。第二步，PU本體打磨，涂膠、手工縫紉及外觀檢驗。常見的縫紉方式如圖1所示。此工序需注意熱風槍吹平真皮表面工序需確保熱風槍彈簧距離及溫度符合標準，防止將真皮燙傷。

1.4 組裝工藝

（1）U型裝飾件、后蓋、開關組件、線束進行裝配。此工序需注意整個組裝工序必須實現(xiàn)聯(lián)動防錯，即當?shù)拦ば虮仨殥呙枇慵S碼，設備方能運行，且僅當全部工作完成（如螺釘保證次數(shù)且按順序進行擰緊）夾具方打開，可拿取零件至下一工序。（2）檢測開關按鍵是否導通，夜視功能是否正常，合格后粘貼客戶標簽至指定位置。此工序需注意開班前需用缺陷樣件及標準樣件對設備進行點檢，且保證開關導通后方打印合格標簽。（3）與DAB匹配尺寸檢測及總成外觀檢測。此工序需注意用方向盤檢具對總成尺寸進行百檢，用標準樣件對總成外觀進行百檢。

2 方向盤未來發(fā)展趨勢

2.1 加熱方向盤

方向盤加熱功能一般出現(xiàn)在配置較高的車上。通過方向盤上的加熱按鈕來控制開啟或關閉（此按鈕在方向盤周圍分布或中控臺上）。此功能可以在寒冷的季節(jié)讓方向盤變得溫暖，讓駕駛者握方向盤時不再覺得寒冷不適[4]。

2.2 EPP方向盤

EPP材料（又名吸能緩沖材聚丙烯泡沫塑料）除具有高耐熱性、高沖擊能吸收能力、良好的回彈性和熱成型性外，還有可回收再生的優(yōu)點，EPP方向盤有重量輕，緩沖性能優(yōu)良，高能量吸收性，無毒環(huán)保等特點。

2.3 警告功能方向盤

警告功能利用方向盤的振動來實現(xiàn)。將傳感器、微動馬達和不均衡塊集成在皮革，通過電容式感應，傳達給整車ECU，由ECU反饋給馬達從而起到提醒駕駛員的作用。此功能的優(yōu)點：能夠糾正不良的駕駛習慣（比如：單手握方向盤）。

3 結語

Autoliv、TRW、TAKATA、KSS等幾家國際知名企業(yè)的開發(fā)制造能力整體高于國內(nèi)供應商，國產(chǎn)方向盤依然任重而道遠。要達到優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量，有必要優(yōu)化及提升方向盤四大工藝，并貫穿于產(chǎn)品開發(fā)到生產(chǎn)的全過程。

參考文獻

[1]劉潔，王佐輔.方向盤的發(fā)展及研究[J].汽車零部件，2013，（12）：53-55.

[2]吳立鴻，關紹康，王利國，龍思遠.汽車方向盤用材料及成形方法研究進展[J].材料導報，2006，（s1）：248-250.

[3]尤元荊.汽車方向盤反應注射成型工藝設計[J].湖北工業(yè)職業(yè)技術學院學報，1997，（1）：49-52.

[4]王偉明，徐永漢.聚氨酯自結皮汽車方向盤的制造技術[J].中國塑料，1994，（zg）：12-17.