副驾驶安全气囊设计要点及爆破试验失效模式_史秀丽.pdf

1582023 年 5 月下Agricultural Machinery and Equipment农业机械与装备副驾驶安全气囊设计要点及爆破试验失效模式史秀丽（江西五十铃汽车有限公司，江西 南昌 330001）摘要：副驾驶安全气囊设计的好坏决定了其是否能正常打开并保护乘员安全。笔者分析了H型撕裂线副驾驶安全气囊的设计要点，包括气囊框焊接筋的焊接深度及布置距离、V型铰链的厚度、圆角半径及深度等相关参数，同时阐述了H型副驾驶安全气囊撕裂线的形式及撕裂线位置如何定义，并介绍了安全气囊在高温、常温以及低温条件下的爆破试验，试验合格判断依据以及爆破时常见的失效模式。通过飞溅物及撕裂线形状确定调整焊接工艺及弱化线处仪表板剩余残余厚度，可确保安全气囊试验结果满足规范要求，为后续车型副驾驶安全气囊的设计开发提供相应参考。关键词：副驾驶安全气囊；撕裂线；铰链；爆破试验中图分类号：U463 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-3872.2023.10.047Key Points of Passenger Airbag Design and Failure Modes on Deployment TestShi Xiuli(Jiangxi Isuzu Motors Co.,Ltd.,Jiangxi Nanchang 330001)Abstract:The design of the passenger airbag determines whether it can be opened normally and protect the safety of passengers.The author analyzes the key points of the design of the passenger airbag of the H type tear line,including the welding depth and arrangement distance of the welding ribs of the airbag frame,the thickness of the V type hinge,the radius and depth of the fillet,and other relevant parameters.At the same time,the author expounds the form of the tear line of the H type passenger airbag and how to define the position of the tear line,and introduces the explosion tests of the airbag under high temperature,normal temperature,and low temperature conditions,the judgment basis for the test qualification and the common failure modes during blasting.The welding process and the residual thickness of the instrument panel at the weakening line are determined and adjusted by the shape of the spatter and tear line,which can ensure that the test results of the airbag meet the specification requirements,and provide corresponding reference for the design and development of the passenger airbag of the following models.Keywords:passenger airbag;tear line;hinge;deployment test汽车安全分为主动安全和被动安全，汽车副驾驶安全气囊属于汽车被动安全系统的重要零部件，其安装在副驾驶侧仪表板总成上，在意外发生的瞬间可以有效地保护副驾驶乘员的头部和胸部，因此，汽车副驾驶安全气囊设计的好坏直接影响乘客的安全1。副驾驶安全气囊根据撕裂线不同形式可分为U型和H型两种，U型撕裂线一般是顶置安全气囊，H型撕裂线一般是前置安全气囊，H型撕裂线的布置较U型撕裂线的布置位置更靠向车辆前方，这样提高了布置上的自由度，造型有了更多的设计空间2。笔者介绍了H型撕裂线副驾驶安全气囊的设计要点以及爆破试验方法，针对爆破试验过程中出现的失效模式进行分析并加以解决，为相关车型开发提供了一定参考。1 副驾驶安全气囊设计要求副驾驶安全气囊通过挂钩安装在安全气囊框上，气囊框与气囊连接的立面端部需要做导向，四个拐角位置需要做槽，便于气囊的安装，气囊框结构如图1所示。安全气囊框一般通过振动摩擦焊焊接在仪表板本体上，副驾驶安全气囊设计需满足以下要求，否则会影响副驾驶安全气囊的正常展开从而起不到保护乘员的作用，气囊安装方式如图2所示。安装导向面减弱槽图1气囊框结构1）气囊框与仪表板的焊接筋焊接深度为1.4 mm，气囊框与焊接筋的距离为5 mm12 mm，焊接面不能出现封闭空腔，有密闭空腔需要增加透气孔；V型铰链上部左右两条焊接筋距离的值应该在15 mm20 作者简介：史秀丽（1988），女，山东威海人，本科，工程师，研究方向为整车质量管理。2023 年 5 月下159Agricultural Machinery and Equipment农业机械与装备mm之间，极限值为28 mm，因为V型铰链上部与仪表板本体无法布置焊接筋，若两条焊接筋距离过大，本体弱化后悬臂梁较长，爆破时容易飞溅，如图 3、图4所示。气囊框仪表板本体气囊图2气囊安装方式透气孔图3焊接筋距离及增加透气孔V 型铰链图4焊接筋干涉量及铰链上部焊接筋距离2）铰链设计是否优良直接影响爆破的成功率，铰链横向一定在YZ平面是一条直线，否则影响气囊盖板的展开；铰链的厚度T应该为2.0 mm3.0 mm，气囊区域仪表板的料厚增厚到4.0 mm；铰链的深度H建议不小于15 mm，铰链圆角R半径不小于2 mm，如图5所示。3）气囊框门与气囊框连接筋的厚度一般为 0.5 mm，便于气囊框门展开，如图6所示。RRRT铰链深度 H图5铰链厚度、深度及圆角设计尺寸图6气囊框门与气囊框连接筋厚度为保证副驾驶安全气囊能够顺利展开，气囊展开撕裂线的设计至关重要，在气囊撕裂线40 mm距离范围内安装副驾驶气囊框的仪表板上不能进行分件，否则会影响气囊的展开。H型副驾驶安全气囊的撕裂线形式如图7所示，撕裂线的位置应根据气囊框及气囊确定，外围的撕裂线位置一般在气囊框立壁外2 mm处，弱化线宽度推荐为0.2 mm，弱化线位置处仪表板本体剩余厚度推荐为0.5 mm，过小会使仪表板表面能看到弱化线加工痕迹，过大会导致气囊爆破时不易撕裂，弱化线一般可采用注塑弱化工艺、铣削弱化工艺、热刀弱化工艺、冷刀弱化工艺、超声波刀弱化工艺及激光弱化工艺等，江铃汽车股份有限公司大部分项目都采用激光弱化工艺。2 副驾驶安全气囊爆破试验方法及失效模式副驾驶安全气囊爆破试验一般由仪表板供应商负责完成3，试验在高温、常温及低温三种不同的温度下进行，试验温度及样件数如表 1 所示。每个爆破温度随机选取3个同批次的仪表板总成进行试验，在气囊点爆前，将汽车车头（安装有仪表板总成等零件）放置在环境箱中4 h6 h（温度传感器达到要求的1602023 年 5 月下Agricultural Machinery and Equipment农业机械与装备爆破温度为止）。如果箱外点爆，必须保证点爆时刻在仪表板移出箱外180 s以内完成。撕裂线图7H型气囊撕裂线形式爆破试验合格的判断依据是气袋在展开过程中与正常坐姿乘员相接触的表面部分不允许破裂和燃烧，气囊撕裂线规整、未出现尖锐边、撕裂正常，无飞溅物且气囊盖不会打碎前挡玻璃，在高温、常温、低温等不同温度下各点爆3个零件，连续点爆3次且都合格，可判定试验合格。否则重新进行试验，直至同一批次样件一次性点爆合格为止4-7。表1试验温度及样件数试验温度试验样件数85+2.5/-5 923+/-5 9-35+5/-2.5 9本研究基于江铃汽车股份有限公司某一SUV车型副驾驶安全气囊点爆试验过程，对点爆出现飞溅物且撕裂线不规整的失效模式进行分析，如图8、图9所示。利用头脑风暴法，从人、料、机、法、环五方面进行考虑，分析得出气囊框振动摩擦焊的焊接工艺以及弱化线处仪表板残余厚度是导致气囊点爆试验失效的两个重要因素。图8点爆出现飞溅物从供应商处了解到试验失效零件的焊接工艺参数及撕裂线处仪表板剩余残余厚度等参数值，如表2所示。根据飞溅物及撕裂线形状，需要调整以下工艺参数值，将残留厚度全部调整到0.5 mm，弱化线位置也相应进行调整，靠近乘员侧弱向线前移1.6 mm，靠近前除霜侧弱化线后移1.7 mm，焊接压力调整为50 bar，振幅为1.5 m，焊接时间为7 s，焊接深度为1.4 mm，重新进行点爆试验。试验结果如图10所示，无飞溅物且撕裂线规整，试验合格。图9撕裂线不规整表2失效零件的焊接工艺参数及弱化线处残余厚度压力振幅焊接时间焊接深度残余厚度35 bar1.5 m2 s1 mm1 mm图10调整焊接工艺及弱化工艺参数后的点爆试验结果3 结论1）汽车副驾驶安全气囊设计的好坏直接影响其是否能保护乘员安全，笔者重点介绍了气囊框与仪表板本体焊接筋和气囊框铰链厚度、深度、圆角及撕裂线位置、宽度、深度等重要参数在设计过程中的常用值，为相关车型的开发提供相应参考8-10。2）副驾驶安全气囊点爆试验是新车型在投产前必须验证的项目，笔者介绍了爆破试验三种试验温度条件及合格的判断依据，并针对某一车型爆破试验失效模式提出对应解决方案，通过调整焊接工艺及弱化工艺参数，可解决飞溅物及撕裂线不规整的问题11。参考文献：1 韩夏冰，李亮，王东.汽车仪表板乘客侧气囊框的结构设计及问题预防J.时代汽车，2021(5)：110-111.2 陈星.浅述副驾驶安全气囊设计方法J.（下转第178页）1782023 年 5 月下Agricultural Mechanization Synthetic Study农机化综合研究机械自动化在现代农业中的作用9。4 加强农业机械自动化应用的路径4.1 做好基层指导工作，保障农业机械使用的稳定性相关部门需要做好农户的思想工作，帮助农户认识到农业机械自动化对于提高农业生产效率的重要意义。农业机械厂家也可以深入田间地头，通过操作技能培训、设立服务站点等方式，确保农民能够正确使用机械，避免出现操作失误而导致故障的现象，即便发生故障，也可以通过培训提高农户的维修能力，进而提高设备维护与保养水平。设置在不同地区的服务站点也可以强化对专业人员的技术培训。4.2 充分运用信息技术，提高自动化水平现代农业也需要发挥农业机械信息技术的优势。通过互联网技术可以强化农业数据的收集与管理，及时了解农业生产区域的温度、湿度，通过大数据技术可以及时调整农业机械的操作方式，确保良好的作业效果。自动化的灌溉系统可以自主调节灌溉量；借助计算机视觉技术，可以从复杂的信息中识别和获取作物信息，以此达到智能采摘的目标10。4.3 加强人才培育，提高行业吸引力我国需要强化相关人才培育工作，通过校企合作培育出既懂技术又有管理经验的高素质人才。还需要不断提高科研人员的待遇，不断增强行业的吸引力，让更多的人认识到农业拥有广阔的发展空间。4.4 强化科技支撑，推动自主创新在农业机械化技术推广的过程中，需要不断强化农业机械的创新，各个区域需要高度重视技术创新工作。政府部门需要及时出台引导创新的政策，重点围