汽车仪表板静爆浅析

梁勇

摘 要：随着全球汽车流量的增加和车速的提高，汽车事故也不断增多，所引起的人员伤亡和财产损失也愈加严重，汽车被动安全系统可以在事故发生时最大限度地降低驾乘人员的伤害。本文着重介绍了带有乘客安全气囊的仪表板弱化工艺及常见失效模式，希望本文能够为仪表板乘客安全气囊的设计和开发起到抛砖引玉的作用。

关键词：安全气囊；仪表板；弱化

1 安全气囊及仪表板简介

1.1 安全气囊简介

安全气囊系统也被称为辅助乘员保护系统，当汽车遭受冲撞导致车速急剧变化时，安全气囊迅速膨胀，承受并缓冲车内人员的惯性力，减轻人体遭受伤害的程度，从而达到保护乘员的目的

1.2 仪表板简介

乘客安全气囊（PAB）布置于仪表板的副驾驶侧，用于保护副驾驶人员的安全。根据PAB的布置结构，仪表板分为无缝式仪表板和有缝式仪表板。

有缝式仪表板是指仪表板在表面上开方形孔，并将安全气囊总成（带有气囊盖板）布置在孔内，仪表板与气囊盖板配合后在表面形成可视缝隙。无缝式仪表板则是将安全气囊总成（不带气囊盖板）直接布置在仪表板内部，仪表板从表面上看不到缝隙。

无缝式仪表板在视觉效果上要优于有缝式仪表板，但制造成本高，所以无缝式仪表板不适用于成本要求低的仪表板。

2 无缝式仪表板的常见弱化工艺

当汽车发生前部碰撞时，安全气囊在瞬间点燃火药并充气弹出，为了保证仪表板不会有碎片飞向乘客正面，无缝式仪表板需要在内部做弱化处理，这样仪表板可以沿着强度相对低的弱化线打开一个口，从而让气囊从孔内得以顺利展开。

2.1 热刀弱化

热刀弱化就是用特殊刀口的刀具加热到约140℃左右，在表皮的气囊区域進行加工，形成一定形状的弱化线。热刀弱化通过表皮在胎具中的定位位置、以及刀具与胎具的相对位置来控制表皮弱化线的位置精度。热刀弱化是通过调整热刀温度、保压时间（刀具在最低位置的停留时间）和限位块的高度来控制表皮的残余厚度。

热刀弱化针对不同产品需要使用不同的刀具，产品通用性差；当表皮的质量较差时（熔融度不同、表面粗糙、内部气孔较多）会影响残余厚度；当弱化线位置与水平面夹角较大时不宜使用热刀弱化。

2.2 金属冷刀弱化

冷刀弱化也是用于表皮的弱化，冷刀弱化首先将表皮通过真空吸附而固定在胎具上，然后通过由程序控制的机械手臂带动切刀来切割表皮。

冷刀弱化设备的柔性生产较好，但冷刀弱化工艺受环境温度影响较大，主要是温度会影响表皮的弹性，同时当刀具磨损，刀刃不锋利时会大大影响表皮的残余厚度。

2.3 超声波冷刀弱化

超声波冷刀弱化就是将超声波能量加载在切刀上，使得靠近刀尖的零件表面分子在超声波作用下运动加剧而产生热量，并融化后形成弱化槽。超声波冷刀弱化可以用于表皮和硬质仪表板骨架的加工。

2.4 铣刀弱化

铣刀弱化可进行硬塑仪表板骨架、软质仪表板的骨架及发泡的弱化，其工作原理是通过数控铣床用铣刀加工出弱化线，该工艺通过真空吸附和机械夹紧结合的方式将仪表板稳定的固定在胎具上，并要求弱化切割区域的背面有足够的支持，确保仪表板在切割过长中不发生位移和抖动。

铣刀弱化可以适应于不同的产品，柔性化生产较高，但铣刀加工对产品的强度要求较高（不适合单独加工表皮），并且在加工深孔或小直径孔时容易折断铣刀。

2.5 激光弱化

激光弱化艺与传统的加工工艺相比，它是一种无接触、无切削、精度高、变形小、能耗低、加工对象广，特别是能方便地加工软、硬、脆性材料和合成材料的现代精密加工工艺。该工艺是目前仪表板弱化的最常用工艺。

激光弱化加工对象广，既可以加工PP类注塑仪表板上体，也可以加工由骨架，发泡层和表皮合成的仪表板上体总成。激光弱化加工精度高、变形小、能耗低，特别是能方便地加工软、硬、脆性材料和合成材料。

3 静爆实验常见失效模式及整改建议

3.1 静爆实验常见失效模式

由于安全气囊打开的目的是保护乘员，所以仪表板的静爆实验要求极其苛刻，不能出现有对乘员造成伤害的失效情况发生，通常静爆实验有三个环境温度要求：低温、常温和高温。

静爆实验的常见失效模式有以下几类：1）零件脱落。零件脱落会造成对乘员正面伤害的潜在风险，所以在静爆实验过程中禁止出现面向乘客的零件脱落或碎片飞溅。2）产品局部碎裂3）气袋破损。

3.2 静爆失效模式的整改建议

1）零件脱落

零件脱落多由于连接方式强度不够引起，如出风口的脱落可能是螺钉紧固点数量不够或卡扣的卡接强度不足；如气囊盖板的脱落可能是盖板与气囊框之间的焊接强度不足。

2）产品局部碎裂

产品局部碎片脱落最常见的就是在低温情况下气囊盖板产生的碎片，主要原因是弱化后的残余厚度不正确引起，通常最先打开处的残余厚度最小，最后打开处（铰链处）的残余厚度最大。

气囊框的焊接位置也会影响到气囊盖板的顺利打开，从而产生碎片。如果气囊框在焊接后遮挡了弱化线，则气囊盖板在受力时将无法沿着最弱的弱化线打开，从而产生飞边或碎片。

最后，如果是气囊总成的金属框架强度不足，在受力后也会变形，从而撞击塑料件导致产品碎裂。

3）气袋破损

气袋破损通常是火药量过大，导致气袋局部燃烧；或冲击力超出气袋缝线的承受力，导致气袋开裂。

4 总结

乘客安全气囊是被动安全系统的一个重要组成部分，希望通过对本文的介绍，能够为仪表板乘客安全气囊的正向开发提供借鉴之处。