張甫均 毛臣建

（重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶401122）

主題詞：汽車座椅 強(qiáng)度試驗(yàn) 質(zhì)量控制 影響因素

1 背景

我國政府為了加強(qiáng)國家對(duì)汽車產(chǎn)品安全性、節(jié)能和環(huán)保管理，從1995 年開始實(shí)施汽車產(chǎn)品強(qiáng)制性檢驗(yàn)，通過定期型式試驗(yàn)及強(qiáng)制性產(chǎn)品檢驗(yàn)的產(chǎn)品通過申報(bào)材料審查后方可列入《汽車產(chǎn)品目錄》，該目錄作為車輛注冊(cè)上牌的依據(jù)。后來我國政府為兌現(xiàn)入世承諾，于2001年12月3日對(duì)外發(fā)布了強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證制度，從2002年5月1日起，國家認(rèn)監(jiān)委開始受理第1批列入強(qiáng)制性產(chǎn)品目錄的19大類、132種產(chǎn)品的認(rèn)證申請(qǐng)，其中包括汽車座椅及座椅頭枕，直到2019 年8月2日國家認(rèn)監(jiān)委發(fā)布的強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證目錄中仍然包括汽車座椅及座椅頭枕[1]。

2004年3月，國家質(zhì)檢總局等4部門發(fā)布了《缺陷汽車產(chǎn)品召回管理規(guī)定》，我國開始實(shí)行缺陷汽車產(chǎn)品召回制度。截至2011 年底，共實(shí)施召回419 次，累計(jì)召回缺陷汽車產(chǎn)品621.1 萬輛，對(duì)保證汽車產(chǎn)品使用安全，促使生產(chǎn)者高度重視和不斷提高汽車產(chǎn)品質(zhì)量，發(fā)揮了重要作用。但是，管理規(guī)定作為部門規(guī)章，受立法層級(jí)低的限制，對(duì)隱瞞汽車產(chǎn)品缺陷、不實(shí)施召回等違法行為的處罰過低（最高為3萬元罰款），威懾力明顯不足，影響召回制度的有效實(shí)施。于是，在2012 年10 月10 日國務(wù)院第219 次常務(wù)會(huì)議通過了《缺陷汽車產(chǎn)品召回管理?xiàng)l例》[2]，2013年1月1日起施行。將部門規(guī)章上升為行政法規(guī)，進(jìn)一步加強(qiáng)和完善了我國缺陷汽車產(chǎn)品召回管理，保障了汽車產(chǎn)品的使用安全。該條例中規(guī)定：批量性汽車產(chǎn)品存在缺陷是汽車產(chǎn)品召回的法定原因。所謂缺陷，是指由于設(shè)計(jì)、制造、標(biāo)識(shí)等原因?qū)е略谕慌?、型?hào)或者類別的汽車產(chǎn)品中普遍存在的不符合保障人身、財(cái)產(chǎn)安全的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的情形或者其他危及人身、財(cái)產(chǎn)安全的危險(xiǎn)[2]。生產(chǎn)者對(duì)其制造的汽車產(chǎn)品質(zhì)量負(fù)責(zé),因此汽車整車廠及零部件制造商應(yīng)當(dāng)在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造過程中嚴(yán)格管控產(chǎn)品質(zhì)量，以滿足國家法律法規(guī)的要求[20]。

座椅作為汽車被動(dòng)安全的主要部件，要通過中國強(qiáng)制認(rèn)證（China Compulsory Certification，簡稱3C 認(rèn)證），并且避免批量召回。首先，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面應(yīng)當(dāng)滿足座椅強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)和整車廠的安全要求[3]，圖1為座椅總成剖面示意，圖2 為安全帶固定點(diǎn)布局示意，圖中ISOFIX（International Standards Organization FIX）固定點(diǎn)即為兒童座椅固定點(diǎn)。表1為座椅關(guān)鍵結(jié)構(gòu)及對(duì)應(yīng)的強(qiáng)制試驗(yàn)項(xiàng)目[19]。

圖1 座椅總成剖面示意

圖2 安全帶固定點(diǎn)布局示意

表1 座椅強(qiáng)制試驗(yàn)項(xiàng)目

2 汽車座椅的安全試驗(yàn)過程和判定標(biāo)準(zhǔn)

2.1 頭枕吸能性試驗(yàn)

2.1.1 試驗(yàn)設(shè)置

可調(diào)式頭枕，應(yīng)將頭枕調(diào)整到可調(diào)范圍內(nèi)最高位置，座椅靠背角度調(diào)節(jié)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)位置，試驗(yàn)頭型為1個(gè)質(zhì)量為6.8 kg，直徑為165 mm的剛性頭型[5]。

2.1.2 試驗(yàn)主要過程

頭型撞擊方向?yàn)樗椒较蚝豌U垂方向成45°，試驗(yàn)速度為24.1 km/h，如圖3所示[8]。

圖3 頭枕吸能試驗(yàn)示意

2.1.3 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)過程中或試驗(yàn)后不得有危險(xiǎn)邊棱角出現(xiàn)[4]，頭型的減速度大于80 g 的持續(xù)時(shí)間不超過3 ms，如圖4 所示頭枕管破裂，出現(xiàn)了有危險(xiǎn)的邊棱角，該試驗(yàn)判為失效[4-5]。

圖4 吸能試驗(yàn)失效

2.2 頭枕靜強(qiáng)度試驗(yàn)

2.2.1 試驗(yàn)設(shè)置

可調(diào)式頭枕座椅，在其可調(diào)范圍內(nèi)頭枕應(yīng)處于最不利位置（通常為最高位置），人體模型放在座椅上，軀干基準(zhǔn)線和座椅靠背角與垂直方向均成25°角[9]，如圖5所示。

圖5 頭枕靜強(qiáng)度試驗(yàn)示意

2.2.2 試驗(yàn)過程

（1）如圖5 所示步驟1，相對(duì)R點(diǎn)在人體模型靠背加載373 N·m力矩，以消除背骨架與座框這間的間隙，并確定移位后的基準(zhǔn)線r1，保持不動(dòng)，如圖6所示[4]。

圖6 軀干基準(zhǔn)線變化示意

（2）如圖5 所示步驟2，距離頭枕頂部向下65 mm處，用直徑為165 mm 的剛性頭型垂直于移位后的基準(zhǔn)線r1，相對(duì)于R點(diǎn)再施加373 N·m的力矩，如圖5步驟2，保持此位置不動(dòng)。

（3）最大向后位移距離X，如圖7 所示，獲得與移位后基準(zhǔn)線r1 平行的與頭枕相切的切線Y，r1 基準(zhǔn)線與切線Y之間的距離X 即為最大向后位移距離，測(cè)量最大向后位移量X。

圖7 頭枕最大位移X示意

（4）如果頭枕、靠背未出現(xiàn)斷裂或調(diào)整角器未滑齒，將初始載荷繼續(xù)增加到890 N，如圖5步驟3所示，以檢驗(yàn)頭枕的有效性[10]。

2.2.3 試驗(yàn)結(jié)果判斷

如圖7所示[4]，如果頭枕向后位移量X＞102 mm，該試驗(yàn)失效，試驗(yàn)過程中或試驗(yàn)后，座椅骨架、調(diào)角器、滑軌、頭枕及其鎖止裝置均不應(yīng)失去應(yīng)有的功能。如果能承受規(guī)定載荷，允許這些裝置產(chǎn)生永久變形(包括斷裂)且不會(huì)增加傷害程度[4]。

2.3 行李箱沖擊試驗(yàn)

2.3.1 試驗(yàn)設(shè)置

剛性試驗(yàn)樣塊，其慣性中心與幾何中心重合。

樣塊類型1

質(zhì)量：18 kg，尺寸：300 mm×300 mm×300 mm，所有邊棱倒圓角均為20 mm的正方體。

樣塊類型2

質(zhì)量：10 kg，尺寸：500 mm×350 mm×125 mm，所有邊棱倒圓角均為20 mm的長方體[4]。

2.3.2 試驗(yàn)步驟

整車行李箱沖擊試驗(yàn)布局如圖8所示[4]，F(xiàn)EA仿真分析的試驗(yàn)設(shè)置如圖9所示，實(shí)物樣件的滑車試驗(yàn)設(shè)置如圖10所示，試驗(yàn)波形如圖11[4]所示。

2.3.3 試驗(yàn)結(jié)果判定

試驗(yàn)過程中，調(diào)角器、滑軌、頭枕等的鎖止裝置不得松脫；試驗(yàn)后，滑軌應(yīng)處于工作狀態(tài)，且至少能保證解鎖1 次，并可按需要移動(dòng)座椅的1 部分或整體。在試驗(yàn)過程中，如果隔離裝置保持在原位置，則滿足要求。也允許隔離裝置變形，但變形范圍是隔離裝置、邵爾A硬度大于50的試驗(yàn)座椅靠背和/或頭枕部件的前面輪廓繞R點(diǎn)向前的位移量，不能超出1 個(gè)橫向豎直平面[4]，此平面如圖9所示：

（1）對(duì)頭枕部分，座椅R點(diǎn)前方150 mm處的點(diǎn)；

（2）對(duì)座椅靠背部分和隔離裝置部分，座椅R點(diǎn)前方100 mm處的點(diǎn)。

圖8 行李箱沖擊試驗(yàn)?zāi)K布局及結(jié)果判定示意

圖9 行李箱沖擊FEA仿真分析示意

圖10 行李箱沖擊滑車試驗(yàn)布局示意

圖11 行李箱沖擊滑車減速度或加速度通道時(shí)間曲線（模擬正面碰撞）[4]

2.4 汽車安全帶安裝固定點(diǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)

GB 14167—2016《汽車安全帶安裝固定點(diǎn)、ISOFIX固定點(diǎn)系統(tǒng)及上拉帶固定點(diǎn)》明確規(guī)定：同一組座椅的全部安全帶固定點(diǎn)應(yīng)同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)[6]。

（1）配置3點(diǎn)式安全帶前排外側(cè)座椅

試驗(yàn)時(shí)利用配有卷收器或上部織帶導(dǎo)向件的模擬3點(diǎn)式安全帶，將載荷傳遞至3個(gè)固定點(diǎn)，如圖12所示。

圖12 安全帶固定點(diǎn)試驗(yàn)設(shè)置和加載示意

（2）配置3點(diǎn)式后排外側(cè)座椅和所有中間座椅

試驗(yàn)時(shí)利用模擬無卷收器3 點(diǎn)式安全帶加載，利用模擬腰帶對(duì)2個(gè)下固定點(diǎn)加載。

2.4.1 試驗(yàn)設(shè)置

若制造商提出要求，2 項(xiàng)試驗(yàn)可以分別在不同的車身上進(jìn)行，可使用車輛上的安全帶進(jìn)行試驗(yàn)。

座椅應(yīng)放置在對(duì)強(qiáng)度最為不利的駕駛或使用位置，一般為前排座椅的調(diào)角器調(diào)至最高，滑軌調(diào)至最后，如圖12所示。下人體模塊裝置放在座墊上面，盡量向后推至靠背，安全帶向后拉緊；將上人體模塊裝置放置到位，安全帶置于裝置上拉緊；安裝好座椅20倍重力加載裝置[11]，如圖12所示。

肩帶和腰帶人體模塊的加載方向均為沿平行于車輛縱向中心平面并與水平線成向上10°±5°的方向施加載荷，如圖12所示。

2.4.2 試驗(yàn)過程

（1）預(yù)加載

同時(shí)對(duì)模擬肩帶上人體模塊和腰帶下人體模塊施加1 350 N（誤差±30%）的預(yù)加載，同時(shí)在20倍重力加載缸上預(yù)加載座椅質(zhì)量的10%（誤差±30%）的力[6]。

（2）正式加載

在上述預(yù)加載的基礎(chǔ)上直接增加2人體模塊載荷至13 500 ±200 N。同時(shí)施加1 個(gè)相當(dāng)于座椅總成質(zhì)量20倍的慣性力[6]，如圖12所示。

（3）加載曲線

在60 s內(nèi)加載至規(guī)定值，應(yīng)制造商要求也可在4 s內(nèi)加載至規(guī)定值，并至少保持0.2 s[6]，如圖13所示加載曲線。

圖13 安全帶固定點(diǎn)加載與時(shí)間

后排座椅內(nèi)外側(cè)安全帶、中間安全帶的試驗(yàn)設(shè)置和加載方式如圖14所示，試驗(yàn)過程如上述第1～3步。

2.4.3 試驗(yàn)結(jié)果判定

在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，持續(xù)按規(guī)定的力加載，則允許固定點(diǎn)或周圍區(qū)域有永久變形，包括產(chǎn)生裂紋或部分?jǐn)嗔选?/p>

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)最大總質(zhì)量不大于2 500 kg 的M1類車輛，若上固定點(diǎn)在座椅結(jié)構(gòu)上，在試驗(yàn)期間，有效固定點(diǎn)前向位移應(yīng)在通過R點(diǎn)Z向450 mm，X向360 mm的橫向平面以內(nèi)[6]，如圖15所示。

圖14 后排安全帶固定點(diǎn)FEA試驗(yàn)設(shè)置示意

圖15 通過R點(diǎn)的橫向平面示意

2.5 ISOFIX靜態(tài)試驗(yàn)

2.5.1 試驗(yàn)設(shè)置

試驗(yàn)可在完整車輛上進(jìn)行，可在能代表車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的車身結(jié)構(gòu)上進(jìn)行，也可在臺(tái)架上進(jìn)行。靜態(tài)加載裝置SFAD (Static Force Application Device)的形狀及尺寸滿足GB 14167—2013《汽車安全帶安裝固定點(diǎn)、ISOFIX固定點(diǎn)系統(tǒng)及上固定點(diǎn)》[6]中附錄B.1、B.2 和B.3 的要求。SFAD 裝置模擬兒童安全座椅，其接口同ISOFIX 與兒童安全椅上的接口一至。SFAD裝置與ISOFIX連接方式和放置位置，如圖16所示。

圖16 ISOFIX正向加載示意

2.5.2 試驗(yàn)過程

（1）加載方向，對(duì)SFAD 裝置的X點(diǎn)進(jìn)行加載，對(duì)于前向加載，如圖16的加載點(diǎn)X沿坐標(biāo)系X方向與水平面向上成10°±5°進(jìn)行加載；對(duì)于斜向加載，如圖17的加載點(diǎn)X沿坐標(biāo)系Y方向與水平面成75°±5°、沿坐標(biāo)系Z方向與水平面成0°±5°進(jìn)行加載，對(duì)2側(cè)或較惡劣的1側(cè)加載，或2側(cè)對(duì)稱時(shí)僅對(duì)1側(cè)加載[6]。

圖17 ISOFIX斜向加載示意

（2）加載力，對(duì)ISOFIX 固定點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行加載。按（1）所述的前向加載方向上，進(jìn)行前向力的加載試驗(yàn)，首先預(yù)加載135±15 N 的力，以便調(diào)整SFAD 和支撐裝置之間前后位置的松緊。持續(xù)再預(yù)加載500±25 N 的力。然后在30 s 內(nèi)盡快加載到規(guī)定的8 000±250 N 的前向力[6]。更換不同的座椅進(jìn)行斜向力的加載試驗(yàn)，如圖17 所示，仍然是首先按（1）所述的斜向加載方向上，預(yù)加載135±15 N 的力，以便調(diào)整SFAD和支撐裝置之間前后位置的松緊，持續(xù)再預(yù)加載500±25 N的力。

然后在30 s內(nèi)盡快加載到規(guī)定的5 000±250 N的前向力[6]。

制造商可要求加載時(shí)間在2 s 以內(nèi)，持續(xù)時(shí)間不少于0.2 s[6]。

（3）加載力，帶ISOFIX上拉帶固定點(diǎn)的ISOFIX固定點(diǎn)系統(tǒng)的加載，如圖18所示，只有前向加載，加載力的方向和大小同ISOFIX固定點(diǎn)系統(tǒng)[6]。

圖18 ISOFIX帶Top tether正向加載示意

2.5.3 試驗(yàn)結(jié)果判定

加載期間縱向水平位移和斜向力方向位移應(yīng)不大于125 mm，如果在規(guī)定的時(shí)間保持了所要求的力，允許ISOFIX 下固定點(diǎn)、上拉帶固定點(diǎn)和周圍的區(qū)域永久變形和部分開裂，但是不允許失效[6]。

2.6 材料阻燃試驗(yàn)

材料阻止延續(xù)燃燒的程度稱為阻燃性，并不是指材料不會(huì)燃燒，而是指物質(zhì)具有的或材料經(jīng)處理后具有的明顯推遲火焰蔓延的性質(zhì)。有機(jī)物都可能燃燒，比如座椅上的面套、泡沫、橡膠和塑料類裝飾件、頭枕導(dǎo)套等。

2.6.1 試驗(yàn)設(shè)置

試樣尺寸為356 mm×125 mm×3 mm；水平燃燒儀如圖19，包括游標(biāo)卡尺和火源。將試樣水平夾持在夾具上。

圖19 阻燃試驗(yàn)箱示意

2.6.2 試驗(yàn)過程

如圖20 所示，將夾持好的試樣點(diǎn)燃，讓其自然燃燒，記錄時(shí)間和燃燒刻度。

圖20 阻燃試驗(yàn)過程示意

2.6.3 結(jié)果判定

材料縱橫向燃燒速度不大于100 mm/min[6]，大多數(shù)整車廠為了提高安全系數(shù)，會(huì)將標(biāo)準(zhǔn)提高到燃燒速度不大于80 mm/min。

燃燒等級(jí)：

A級(jí)-試樣未被引燃或未燃至第1標(biāo)線；

B 級(jí)-試樣火焰在60 s 內(nèi)熄滅，且燃燒距離不足50 mm；

C級(jí)-試樣在兩標(biāo)線之間自行熄滅，且不滿足B級(jí)要求；

D級(jí)-試樣正常燃燒至第2標(biāo)線；

E級(jí)-試樣在15 s的引燃時(shí)間內(nèi)燒至第1標(biāo)線。

2.7 安全氣囊爆破試驗(yàn)

安全氣囊基本作為M1類車的標(biāo)準(zhǔn)配置，目前沒有國家標(biāo)準(zhǔn)，但各大整車廠都對(duì)安全氣囊作了標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)要求，在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼?yàn)條件下完成試驗(yàn)，并滿足相關(guān)要求，下面介紹某國產(chǎn)整車廠的安全氣囊技術(shù)要求、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)過程和結(jié)果判定[7]。

2.7.1 安全氣囊點(diǎn)燃爆破試驗(yàn)條件

將裝有側(cè)安全氣囊的靠背放入設(shè)定試驗(yàn)溫度的環(huán)境箱中保持4 h 以上，高溫試驗(yàn)溫度85±2 ℃，常溫試驗(yàn)溫度23±2 ℃，低溫試驗(yàn)溫度-35±2 ℃。

試驗(yàn)樣件從溫度箱中拿出后，立即裝配到指定的試驗(yàn)夾具上，接通氣體發(fā)生器，如圖21所示。

圖21 氣囊爆破試驗(yàn)前

試驗(yàn)樣件將在1個(gè)連續(xù)2 ms 的1.2 A 電流脈沖的作用下起爆；試驗(yàn)樣件從溫度箱中拿出后的2 min 內(nèi)完成起爆。如果超過了這個(gè)時(shí)間，每超1 min 重新進(jìn)行溫度存儲(chǔ)10 min；超過15 min，重新進(jìn)行溫度存儲(chǔ)試驗(yàn)。

高速攝像機(jī)至少以每秒記錄1 000 個(gè)畫面、從正面和側(cè)面拍攝和記錄氣囊的展開過程。

2.7.2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

如圖22 所示，試驗(yàn)過程中，側(cè)面安全氣囊模塊不能有任何硬質(zhì)碎片飛出；飛出的單塊泡沫質(zhì)量不得超過2.5 g；單塊塑料件質(zhì)量不得超過0.6 g。

圖22 氣囊爆破試驗(yàn)后

試驗(yàn)過程中，氣體發(fā)生器必須保證其機(jī)構(gòu)的完整性；與正常坐姿的乘員相接觸的氣袋表面部分不能破裂或燃燒；其他部分不允許有直徑大于3 mm 的破裂小洞，氣囊接縫處應(yīng)該保持完好無損；試驗(yàn)過程中，外漏式側(cè)面安全氣囊飾蓋除了沿設(shè)計(jì)的撕裂縫撕裂外，要保持其結(jié)構(gòu)完整性；與內(nèi)藏式側(cè)面安全氣囊配合的座椅，除沿設(shè)計(jì)的座椅靠背發(fā)泡和縫紉線的弱化部位撕裂外，其他區(qū)域不得撕裂。

部分整車廠要求氣囊區(qū)撕裂時(shí)間小于5 ms，低溫狀態(tài)完全展開時(shí)間小于13 ms，常溫和高溫試驗(yàn)狀態(tài)小于11 ms。

3 安全試驗(yàn)項(xiàng)目失效的影響因素及對(duì)策

安全試驗(yàn)項(xiàng)目失效的主要影響因素及原因，見表2所示，受諸多因素的影響。

表2 安全試驗(yàn)項(xiàng)目失效的主要影響因素及原因

3.1 設(shè)計(jì)因素及對(duì)策

3.1.1 材料的選擇

座椅受力路徑上的材料牌號(hào)、規(guī)格、成份等影響座椅的強(qiáng)度，前排座椅的受力部位及關(guān)鍵零件如圖23所示。

座椅力流過程如圖23 箭頭所示，在后撞過程中，頭枕受力→頭枕?xiàng)U→上邊板→側(cè)邊板→調(diào)角器 座靠連接螺栓→座框邊板→鉸鏈→滑軌→滑軌鉚釘→滑軌腳板→車身連接螺栓[12]。關(guān)鍵零件的材料牌號(hào)選擇如表3所示。

圖23 座椅力流路徑及主要受力部件示意

3.1.2 結(jié)構(gòu)造型

后排座椅骨架的結(jié)構(gòu)和常見材料如圖24所示。

圖24 后排座椅靠背結(jié)構(gòu)和主要材料牌號(hào)、規(guī)格

板材成形有足夠的R角，在鞭打試驗(yàn)時(shí)人要向內(nèi)陷入[12]，所以R角一般大于40 mm;翻邊深度，由于工藝要求，其翻邊深度一般為12～16 mm;合理的加強(qiáng)筋一般按需要加在薄弱處，一般加強(qiáng)筋寬度不小于2個(gè)板厚，高度根據(jù)材料延伸率來計(jì)算，延伸率越高其高度可以適當(dāng)增加，高強(qiáng)板一般不超過6 mm。如圖25 所示，否則導(dǎo)致應(yīng)力集中或局部強(qiáng)度不足而影響座椅的強(qiáng)度；基準(zhǔn)不合理引起關(guān)鍵尺寸偏差會(huì)影響核心件的鎖止功能，最終影響座椅的強(qiáng)度[13]。

ISOFIX鋼絲焊接方式，如圖26所示，在鋼絲的外側(cè)對(duì)稱焊接，工藝為CO2保護(hù)焊，有利于承受載荷[14]，GB 14167—2013《汽車安全帶安裝固定點(diǎn)、ISOFIX 固定點(diǎn)系統(tǒng)及上固定點(diǎn)》明確規(guī)定ISOFIX 鋼絲直徑為Φ6±0.1 mm[6]。

表3 關(guān)鍵零件材料牌號(hào)和規(guī)格

圖25 座椅靠背邊板翻邊、加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)示意

圖26 ISOFIX鋼絲焊接方式

如圖27 所示為頭枕導(dǎo)管與背框焊接后的間隙要求＜1 mm，如果間隙過大，會(huì)導(dǎo)致虛焊而強(qiáng)度不足[15]，在頭枕靜強(qiáng)度和吸能試驗(yàn)時(shí)失效率高達(dá)90%。

圖27 頭枕導(dǎo)管焊接后的間隙

如圖28 所示，滑軌腳板鉚接直徑為＞Φ13.5 mm，厚度為＞3.5 mm，若該尺寸不合格可能會(huì)影響座椅安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度。如圖29 所示為面套氣囊爆破縫紉方式，圖中2凸點(diǎn)之間的距離480～500 mm為氣囊爆破區(qū)，該區(qū)域的縫紉參數(shù)如表4所示。

圖28 滑軌腳板鉚接尺寸

圖29 面套內(nèi)側(cè)氣囊爆破區(qū)縫紉方式示意

表4 主要零部件的工藝類型和主要工藝參數(shù)

3.1.3 主要零部件工藝類型和參數(shù)的選擇

以金屬件為例，零件的加工工藝影響零件的尺寸精度，零件的連接工藝影響零件之間的連接強(qiáng)度，根據(jù)受力的重要程度、成本和工藝來選擇受力路徑上的零件之間的連接方式，選擇合適的工藝至關(guān)重要。主要零部件的工藝類型和主要工藝參數(shù)見表4。

3.1.4 針對(duì)設(shè)計(jì)的控制策略

如圖30所示，座椅安全試驗(yàn)項(xiàng)目失效數(shù)量與失效因素的關(guān)系示意圖表明，在開發(fā)驗(yàn)證（DV）階段設(shè)計(jì)因素導(dǎo)致的安全試驗(yàn)失效數(shù)量達(dá)到峰值，在生產(chǎn)驗(yàn)證（PV）階段制造因素導(dǎo)致的安全試驗(yàn)失效數(shù)量達(dá)到峰值，在SOP后持續(xù)改進(jìn)。

圖30 安全試驗(yàn)項(xiàng)目失效的影響因素示意

所以，在設(shè)計(jì)時(shí)參照成熟車型的設(shè)計(jì)理念并作合理化的創(chuàng)新，在設(shè)計(jì)的初期階段按產(chǎn)品質(zhì)量先期策劃(Advanced Product Quality Planning, APQP)的要求，在設(shè)計(jì)確認(rèn)發(fā)布（Design Validation Release, DVR）階段完成3D設(shè)計(jì)、做FEA仿真分析，按國標(biāo)要求模擬安全試驗(yàn)，針對(duì)失效模式作設(shè)計(jì)改進(jìn)。然后在DV、PV 實(shí)物試驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝，所有試驗(yàn)合格后，進(jìn)入小批量生產(chǎn)，之后進(jìn)入批量生產(chǎn)。圖31為新項(xiàng)目開發(fā)及驗(yàn)證流程。

圖31 新產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)流程

從PV試驗(yàn)開始至SOP及整個(gè)生命周期結(jié)束的過程中發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品安全質(zhì)量問題，均需作為潛在產(chǎn)品安全質(zhì)量隱患報(bào)告到公司高層作統(tǒng)一管理，如果發(fā)運(yùn)至客戶和市場(chǎng)銷售的產(chǎn)品有潛在的駕乘人員安全隱患，并且具有批量性，需要按《缺陷汽車產(chǎn)品召回管理?xiàng)l例》[2]進(jìn)行召回。簡言之，在座椅產(chǎn)品的開發(fā)周期內(nèi)從設(shè)計(jì)上選擇合適的材料、合理的結(jié)構(gòu)造型和工藝類型等。因生產(chǎn)過程存在波動(dòng)，為了確保量產(chǎn)座椅滿足所有安全試驗(yàn)要求。全球合資安道拓汽車座椅公司經(jīng)過多年的試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)積累，在設(shè)計(jì)和試驗(yàn)時(shí)增加10%～20%的安全余量，例如在GB 14167—2013《汽車安全帶安裝固定點(diǎn)、ISOFIX固定點(diǎn)系統(tǒng)及上固定點(diǎn)》[6]的安全帶固定點(diǎn)試驗(yàn)的加載力13 500 N 基礎(chǔ)上×（110%～120%）系數(shù)作為安全余量，并延長保持時(shí)間0.2 s至2S～10 s不等，具體安全系數(shù)增加多少根據(jù)項(xiàng)目的成本和客戶要求而定。除了加載力和保持時(shí)間設(shè)置安全系數(shù)外，位移量也可以設(shè)置安全系數(shù)。部份客戶將有機(jī)物內(nèi)飾件的阻燃標(biāo)準(zhǔn)＜100 mm/min 提升到70～80 mm/min，也是為了保證量產(chǎn)品在生產(chǎn)過程的波動(dòng)而100%滿足國標(biāo)GB 8410—2006《汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性》[7]的要求。不過增加安全系數(shù)無疑會(huì)增加成本，需要足夠的試驗(yàn)來分析設(shè)計(jì)成本和召回成本的最佳切合點(diǎn)。

3.2 制造因素控制策略

經(jīng)過項(xiàng)目開發(fā)設(shè)計(jì)階段材料的選擇、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和工藝的選擇及相關(guān)的試驗(yàn)驗(yàn)證，座椅能符合相關(guān)法律法規(guī)的要求，將這些設(shè)計(jì)參數(shù)經(jīng)過工藝策劃和執(zhí)行來保證產(chǎn)品質(zhì)量符合相關(guān)法律法規(guī)的要求。工藝策劃流程如圖32所示。在生產(chǎn)時(shí)受諸多因素的影響，產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)波動(dòng)，可能會(huì)出現(xiàn)影響乘員安全的質(zhì)量問題，那么需要對(duì)這些因素進(jìn)行管理和控制。如表5所示為主要制造因素的管理和控制策略。

在新項(xiàng)目開發(fā)的DVR 階段開始做產(chǎn)品安全制造認(rèn)證(Product Safety Manufacture Certification，PSMC)審核，量產(chǎn)后定期做過程審核，在審核中或量產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品安全質(zhì)量問題作為高風(fēng)險(xiǎn)問題報(bào)告公司高層統(tǒng)一管理。如果有安全隱患的產(chǎn)品流入客戶，在24 h 內(nèi)作出應(yīng)急響應(yīng)，比如臨時(shí)的圍堵措施100%挑選、更換產(chǎn)品批次等，在7 天內(nèi)完成根本原因分析和長期措施，在30天內(nèi)實(shí)施長期措施并驗(yàn)證有效，如果措施的執(zhí)行周期較長，可以適當(dāng)延長關(guān)閉時(shí)間為60天，但應(yīng)每周回顧措施的執(zhí)行情況和適當(dāng)調(diào)整。最終讓所有問題受控，及時(shí)消除召回風(fēng)險(xiǎn)或者讓損失降至最低。

圖32 工藝策劃流程

4 總結(jié)

為了滿足廣大消費(fèi)者日益增長的需求，企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)力也會(huì)越來越大，座椅的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)會(huì)越來越嚴(yán)格，GB 15083—2019《汽車座椅、座椅固定裝置及頭枕強(qiáng)度要求和試驗(yàn)方法》[4]已增加了動(dòng)態(tài)試驗(yàn)要求，對(duì)座椅的設(shè)計(jì)要求更高、生產(chǎn)過程管控更嚴(yán)。

（1）部分整車廠已要求對(duì)前排座椅做移動(dòng)行李沖擊試驗(yàn)[16]。在座椅設(shè)計(jì)時(shí)，加強(qiáng)設(shè)計(jì)要素管控，實(shí)施主要結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)，主要參數(shù)固定在產(chǎn)品模型中[17]。

（2）部分整車合資公司，已要求其全部零部件供應(yīng)商的生產(chǎn)線實(shí)施無人化管理，實(shí)施全面的智能制造等。強(qiáng)化制造過程的工藝策劃、設(shè)備工裝的防錯(cuò)、參數(shù)的科學(xué)管理，加強(qiáng)新項(xiàng)目開發(fā)階段的過程評(píng)審和量產(chǎn)后的定期審核。

（3）經(jīng)過設(shè)計(jì)過程和制造過程的層層管控，加強(qiáng)工藝參數(shù)的管理，執(zhí)行分層審核，確保隨機(jī)抽樣的座椅滿足國標(biāo)的要求，并順利通過3C認(rèn)證和年度審核，加強(qiáng)試驗(yàn)驗(yàn)證與生產(chǎn)一致性。產(chǎn)品安全質(zhì)量問題能得到及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和處理，降低召回的風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約質(zhì)量成本，減少企業(yè)的名譽(yù)損失，為企業(yè)獲得新項(xiàng)目及長遠(yuǎn)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

表5 主要制造因素的管理和控制策略