周曉玲 黃培根 吳雄興 劉靈祥

摘要：座椅是汽車的重要內(nèi)飾件之一，是乘車過程中乘員接觸時(shí)間最長的零件，起到裝飾內(nèi)飾、支撐及保護(hù)乘員和承載行李等作用。座椅的功能也越來越多，比如后排座椅，中高配置的坐墊和靠背一般采用四/ 六分分體結(jié)構(gòu)，同時(shí)增加了扶手及杯托、加熱、通風(fēng)、按摩和安全帶提醒等功能，提高了乘坐舒適性的同時(shí)，成本隨之增加。對于追求高性價(jià)比的低配座椅的客戶來說，結(jié)構(gòu)簡單的一體式座椅更受青睞。本文通過改進(jìn)某車型后排一體式座椅坐墊零件結(jié)構(gòu)和支撐保持夾子材料性能，解決了后排一體式座椅坐墊難裝、配易松脫的問題，提高了質(zhì)量穩(wěn)定性及客戶滿意度。

關(guān)鍵詞：一體式座椅；坐墊；裝配；松脫；車身地板

中圖分類號(hào)：U463.83+6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

汽車座椅是乘員和汽車之間的重要紐帶， 是保證乘員安全的關(guān)鍵零部件之一，其中后排座椅起到了防止移動(dòng)行李對后排乘員傷害的作用［1］。后排座椅在滿足安全保護(hù)的前提下，為了滿足不同客戶對乘用車行李艙空間、座椅功能性及舒適性的需求，五座乘用車后排座椅的結(jié)構(gòu)一般為一體式（三連體坐墊搭配三連體靠背）或四/ 六分分體式（四/ 六分坐墊搭配四/ 六分靠背）［2］。四/ 六分分體式結(jié)構(gòu)的座椅，可以實(shí)現(xiàn)坐墊向前翻轉(zhuǎn)，靠背向前折疊且可放平的功能，以便留出空間方便乘客進(jìn)出或放更大體積的行李。但是這種座椅的成本也相對較高。一體式座椅的坐墊一般無法翻轉(zhuǎn)，靠背可向前折疊但不能放平。但這種零件種類減少，且座椅結(jié)構(gòu)相對簡單、成本也更低［3］。

1 背景描述

某乘用車在首次正式工裝樣件（OTS1）第一批次造車階段，50 臺(tái)車中發(fā)現(xiàn)有10 臺(tái)的后排一體式坐出現(xiàn)難裝配、易松脫的問題，故障率20%（圖1）。這導(dǎo)致總裝車間的裝配員工不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成裝配，拖線約30 ～ 50 s，且需要班長協(xié)助，引起總裝和質(zhì)量工程師強(qiáng)烈抱怨產(chǎn)品設(shè)計(jì)不合理，需要立即解決。問題解決小組現(xiàn)場檢查故障車，發(fā)現(xiàn)故障表現(xiàn)模式分為以下2 種：第1 種，坐墊安裝鐵鉤難裝配，且容易從支撐保持夾子松脫；第2 種，支撐保持夾子從車身松脫。故障頻數(shù)如表1 所示，而且2 種故障模式都已經(jīng)及時(shí)解決。本文僅討論故障頻次占比較高的故障，即坐墊安裝鐵鉤難裝配且容易從支撐保持夾子松脫的問題。

2 后排一體式坐墊與車身的固定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介某車型后排一體式坐墊安裝結(jié)構(gòu)比較簡單，2 個(gè)緊固點(diǎn)位于坐墊前端，后端與靠背過盈配合，后端無緊固件固定。此結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于零件數(shù)量少，生產(chǎn)工藝簡單，總裝車間工人裝配便利，售后維修也方便。

后排一體式坐墊與車身的固定系統(tǒng)包含以下零件：車身地板、2 顆塑料支撐保持夾子、坐墊和坐墊鐵鉤。坐墊鐵鉤屬于坐墊骨架的子級(jí)零件，采用二保焊焊接在坐墊骨架上，坐墊骨架預(yù)埋進(jìn)坐墊發(fā)泡模具后與發(fā)泡一體成型。支撐保持夾子由內(nèi)殼和外殼兩部分組成，外殼有4 個(gè)卡角跟車身地板孔連接，內(nèi)殼有2 個(gè)卡角跟坐墊鐵鉤連接。左、右2 個(gè)車身地板孔同軸布置，左、右2顆支撐保持夾子分別卡接在車身地板孔。后排一體式坐墊通過前端左、右2 根鐵鉤分別卡入支撐保持夾子內(nèi)部（圖2）。

3 原因分析

3.1 末端因素確認(rèn)

針對坐墊安裝鐵鉤難裝配且易從支撐保持夾子松脫的問題，問題解決小組經(jīng)過現(xiàn)場深入調(diào)查和故障件分析，運(yùn)用樹圖確認(rèn)了可能導(dǎo)致故障問題的9 項(xiàng)末端因素（圖3）。對所有的末端因素逐一分析排查，明確要因。

3.1.1 坐墊鐵鉤短，未全部卡入

設(shè)計(jì)狀態(tài)鐵鉤高度為35.1 mm，公差帶0 ～ 1.0 mm，測量8 臺(tái)故障車數(shù)據(jù)，均在公差范圍內(nèi)（表2）。因此判定坐墊鐵鉤短不是導(dǎo)致故障問題的主要原因。

3.1.2 坐墊干涉其他零件被頂向前

實(shí)車查看發(fā)現(xiàn)， 坐墊后端有2 處干涉其他零件，對手件是剛性零件，導(dǎo)致坐墊發(fā)泡被擠壓向前，反查數(shù)模狀態(tài)已干涉（圖4），與實(shí)車狀態(tài)基本一致。其中左側(cè)坐墊后端干涉ISOFIX 安裝點(diǎn)（兒童座椅固定點(diǎn)，焊接在地板上），干涉區(qū)域橫向長度約57.0 mm，干涉量約9.4 mm， 右側(cè)與之對稱。

以上干涉問題導(dǎo)致裝配坐墊前端鐵鉤時(shí)，自然狀態(tài)時(shí)坐墊鐵鉤相對于支撐保持夾子向車頭方向偏移，鐵鉤只能落在支撐保持夾子上端開口前端邊緣。這種情況下，需要用力向后推坐墊前端，鐵鉤才能落入支撐保持夾子中間位置卡入支撐保持夾子。相當(dāng)于鐵鉤斜向插入支撐保持夾子，卡接聲音沉悶，強(qiáng)行裝配上就會(huì)存在應(yīng)力，出現(xiàn)反彈。現(xiàn)場采用臨時(shí)措施，減掉兩側(cè)干涉區(qū)域發(fā)泡厚度約10.0 mm，前端鐵鉤自然狀態(tài)時(shí)即可落入支撐保持夾子中間位置，可輕松裝配，卡接聲音清脆。因此判定坐墊干涉其他零件被頂向前是導(dǎo)致故障問題的主要原因。

3.1.3 鐵鉤焊接偏差

由于鐵鉤位置度屬于零件關(guān)鍵尺寸控制點(diǎn)，供應(yīng)商每批次送貨都需要上檢具完成百分之百的全檢。檢具設(shè)計(jì)可以直接檢測鐵鉤前、后和左、右4 個(gè)方向的位置度。把8 個(gè)坐墊故障件運(yùn)回座椅供應(yīng)商處上檢具，結(jié)果均合格。因此判定鐵鉤焊接偏差不是導(dǎo)致故障問題的主要原因。

3.1.4 地板開孔位置度偏差

因?yàn)橹伪３謯A子安裝在地板開孔上，地板開孔位置度偏差會(huì)導(dǎo)致支撐保持夾子卡角開口位置偏差。對故障車測量地板開孔三坐標(biāo)，結(jié)果顯示前、后方向的偏差均在公差范圍內(nèi)。因此判定地板開孔位置度偏差不是導(dǎo)致故障問題的主要原因。

3.1.5 坐墊鐵鉤直徑小

設(shè)計(jì)狀態(tài)鐵鉤直徑為4.4 ～ 4.6 mm。鐵鉤成型工藝簡單，只需一道自動(dòng)折彎工藝，不存在多工序制造累計(jì)公差缺陷，只需要控制原材料尺寸合格即可。用游標(biāo)卡尺測量8 臺(tái)故障車鐵鉤直徑，均在公差范圍內(nèi)。因此判定鐵鉤直徑小不是導(dǎo)致問題的主要原因。

3.1.6 支撐保持夾子材料尺寸穩(wěn)定性差

支撐保持夾子材料是尼龍-66（PA66），PA66 材料的分子鏈構(gòu)成決定了其具有容易吸水、尺寸穩(wěn)定性差、韌性差和易水解等缺點(diǎn)。檢查故障件發(fā)現(xiàn)，固定坐墊鐵鉤的卡角處開口尺寸變大至3.3 mm，超差設(shè)計(jì)值1.1 mm（設(shè)計(jì)尺寸為2.2 mm，圖5）。因此鐵鉤與卡角單邊僅過盈0.6 mm，反復(fù)拆裝幾次后，間隙繼續(xù)變大，導(dǎo)致鐵鉤很容易拉脫。經(jīng)測試，用手輕輕一拉鐵鉤就松脫，拔出力約30 ～ 40 N，比標(biāo)準(zhǔn)值小。因此判定支撐保持夾子材料尺寸穩(wěn)定性差是導(dǎo)致問題的主要原因。

3.1.7 支撐保持夾子卡角結(jié)構(gòu)弱

在鐵鉤卡入過程中，支撐保持夾子有2 個(gè)相對的卡角與鐵鉤直接接觸，單個(gè)卡角寬度為6.0 mm、高度為4.0 mm。經(jīng)與其他卡角結(jié)構(gòu)對比，壁厚及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是合理的。因此判定支撐保持夾子卡角結(jié)構(gòu)不是導(dǎo)致問題的主要原因。

3.1.8 模具加工尺寸偏差

模具經(jīng)過三坐標(biāo)測量合格后才驗(yàn)收，供應(yīng)商復(fù)查了測量報(bào)告，是合格產(chǎn)品。因此判定模具加工尺寸偏差不是導(dǎo)致故障問題的主要原因。

3.1.9 模具結(jié)構(gòu)不合理

模具設(shè)計(jì)鎖鉤位置是槽限位，灌泡時(shí)槽里會(huì)填充泡沫，所以故障件鐵鉤中間發(fā)泡溢料，多余發(fā)泡凸出高度約5.0 mm（圖6）。雖然鐵鉤外觀不美觀，但是不干涉安裝。因此判定模具結(jié)構(gòu)不是導(dǎo)致問題的主要原因。通過以上排查分析，最后得出導(dǎo)致坐墊安裝鐵鉤難裝配且易從支撐保持夾子松脫的主要原因有2 個(gè)：①坐墊干涉其他零件被頂向前；②支撐保持夾子材料尺寸穩(wěn)定性差。

3.2 改進(jìn)方案

3.2.1 坐墊干涉其他零件被頂向前的改進(jìn)方案

針對坐墊干涉其他零件被頂向前的原因，問題解決小組提供以下2 個(gè)改進(jìn)方案。

方案一：針對坐墊發(fā)泡2 處干涉ISOFIX 區(qū)域處減料，做到坐墊后端與ISOFIX 固定點(diǎn)零間隙貼合。該方案可以通過模具修模實(shí)現(xiàn)，費(fèi)用約1.0 萬元，周期約20 天。

方案二：ISOFIX 安裝點(diǎn)向車尾后方移動(dòng)9.0 mm。這需要修改地板焊接夾具，費(fèi)用約0.8 萬元，但是由于ISOFIX 位置變更，需要重新造2 臺(tái)白車身在第三方試驗(yàn)機(jī)構(gòu)重做ISOFIX 固定點(diǎn)拉力實(shí)驗(yàn)（前向加載試驗(yàn)和斜向加載試驗(yàn)各一次），費(fèi)用約2 萬元，費(fèi)用合計(jì)2 .8 萬元，周期約35 天。

對比2 個(gè)方案，方案一投資低、周期短，于是選擇方案一。

3.2.2 支撐保持夾子材料尺寸穩(wěn)定性差的改進(jìn)方案

問題解決小組決定通過更改支撐保持夾子原材料來改進(jìn)尺寸穩(wěn)定性差的問題。支撐保持夾子內(nèi)殼及外殼的材料均是PA66，低溫容易產(chǎn)生變形。而聚甲醛（POM）的強(qiáng)度、耐候性及尺寸穩(wěn)定性都優(yōu)于PA66，經(jīng)橫向?qū)Ρ绕渌囍Ъ茴惲慵l(fā)現(xiàn)，前/ 后蒙皮安裝支架、安全帶卡扣、雜物箱鎖銷和扶手開關(guān)鎖體等，原材料均使用POM，由于使用位置不同，僅是POM 材料物性表個(gè)別指標(biāo)微小差異。故將支撐保持夾子原材料改為POM，且物性表參考前/ 后蒙皮安裝支架［4-5］。

4 改進(jìn)后效果

以上2 項(xiàng)長期措施實(shí)施后，解決了后端干涉問題。裝配坐墊時(shí)前端鐵鉤自然狀態(tài)時(shí)即可落入支撐保持夾子中間位置，員工可獨(dú)立輕松裝配，滿足生產(chǎn)節(jié)拍，大大提高了裝配效率和一次性下線合格率。修改后的正式工裝樣件無論實(shí)車拆卸坐墊檢測拉脫力，還是臺(tái)架配合φ4.5 mm 鋼絲試驗(yàn)時(shí)，坐墊鐵鉤拔出力均在80 ～ 90 N，符合容易安裝、安裝牢固及方便拆卸的要求?？傃b員工和質(zhì)量工程師均表示認(rèn)可。

5 結(jié)束語

本文針對后排一體式座椅坐墊難裝配、易松脫的質(zhì)量問題，運(yùn)用樹狀圖分析列出可能原因，并逐一對各個(gè)可能原因進(jìn)行排查，確認(rèn)了導(dǎo)致問題的根本原因是坐墊干涉其他零件被頂向前和支撐保持夾子材料尺寸穩(wěn)定性差。問題解決小組提出了長期措施，最終改進(jìn)了坐墊難裝配、易松脫的問題，贏得了內(nèi)部客戶的肯定。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 戰(zhàn)楠， 吳迪， 卜曉兵， 等. 汽車后排座椅行李箱沖擊的仿真分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 汽車零部件，2019（6）：5-8.

[2] 楊志武. 汽車后排座椅結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J]. 南方農(nóng)機(jī)，2020，51（18）：122-123.

[3] 谷文華， 鄭露菊. 淺談汽車后排座椅安裝點(diǎn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 城市建設(shè)理論研究（電子版），2015，5（33）：2209-2211.

[4] 龍泉， 梁少龍， 陳超， 等. 基于質(zhì)量控制的汽車無鑰匙進(jìn)入功能失效分析[J]. 機(jī)械制造，2022，60（8）：91-94.

[5] 張松峰， 孫琦岳， 孟玲玲， 等. 汽車用PA66 冷卻軟管開發(fā)[J]. 汽車工藝與材料，2023（2）：16-19，24.

作者簡介：

周曉玲，碩士，工程師，研究方向?yàn)槠囎窝邪l(fā)。