某微車第三排座椅安全帶卷收器安裝支架結(jié)構(gòu)改進(jìn)

摘要：由于汽車內(nèi)飾要求，卷收器本體外部常帶有飾板結(jié)構(gòu)用于遮擋卷收器而提高感知質(zhì)量，對(duì)于安全帶卷收器安裝支架，前期開(kāi)發(fā)過(guò)程中一定要與安裝支架裝配的區(qū)域進(jìn)行多次有效的溝通確認(rèn)，同時(shí)要求工藝在前期參與評(píng)估。

關(guān)鍵詞：卷收器；安裝支架；下飾板；結(jié)構(gòu)改進(jìn)

中圖分類號(hào)：U463 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）09-0099-03

國(guó)家新法規(guī)GB14167-2012強(qiáng)制要求安全帶形式為三點(diǎn)式結(jié)構(gòu)，這就要求卷收器安裝支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求更加嚴(yán)格，由于汽車內(nèi)飾要求，卷收器本體外部常帶有飾板結(jié)構(gòu)用于遮擋卷收器而提高感知質(zhì)量，同時(shí)與卷收器安裝支架相關(guān)的零件有卷收器組件、后側(cè)圍內(nèi)板防水薄膜等，某微車在總裝后存在第三排座椅安全帶下飾板松脫較嚴(yán)重的情況，本文重點(diǎn)從下飾板松脫問(wèn)題，找出問(wèn)題所在并提出相關(guān)解決方案。

1 卷收器安裝支架的功能

卷收器安裝支架用于安裝卷收器本體，卷收器的安裝方式不同，支架結(jié)構(gòu)類型不同，目前安全帶卷收器有單點(diǎn)式固定和雙點(diǎn)式固定兩種，單點(diǎn)式固定和雙點(diǎn)式固定的區(qū)別就是卷收器組件的安裝點(diǎn)數(shù)量不同，從成本上考慮，某些微車常采用是單點(diǎn)式固定方式，單點(diǎn)式固定對(duì)卷收器安裝支架的要求更加嚴(yán)格，卷收器支架既要能滿足卷收器組件的安裝要求，又要能滿足現(xiàn)有的焊接工藝，同時(shí)成本、重量上也有一定的輕量化要求，某微車所采用的卷收器安裝支架為1.5mm料厚的SPCC材質(zhì)，所選用的材質(zhì)和料厚要求能否滿足強(qiáng)度、剛度要求，支架本體需CAE的虛擬仿真分析，分析內(nèi)容大致為常規(guī)工況及螺栓擰緊過(guò)程中施加一定扭矩的強(qiáng)度、模態(tài)等。

2 故障問(wèn)題調(diào)查

為滿足出口車法規(guī)要求，出口車后側(cè)圍上內(nèi)板焊合件需增加第三排安全帶固定點(diǎn)，即增加第三排后安全帶上加強(qiáng)板焊合件和第三排后安全帶卷收器支架合件，質(zhì)量部反饋每天約有10臺(tái)車存在第三排座椅安全帶下飾板松脫的問(wèn)題，對(duì)比故障車與合格車輛，發(fā)現(xiàn)安全帶Y向內(nèi)偏，與安全帶下飾蓋磕碰，導(dǎo)致下飾蓋松脫。現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證將一個(gè)合格安全帶互換到故障車上，故障重現(xiàn)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)安全帶卷收器安裝支架亦Y向內(nèi)偏（圖1）。

排除了人工操作、產(chǎn)品尺寸精度和零件焊接工裝定位精度等原因，我們分別從鈑金結(jié)構(gòu)、安全帶下飾板結(jié)構(gòu)和焊接工藝設(shè)備著手調(diào)查，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)車間現(xiàn)場(chǎng)跟蹤及產(chǎn)品調(diào)研分析，得出以下幾點(diǎn)原因分析。

圖1 安全帶卷收器安裝支架Y向內(nèi)偏

2.1 焊槍方面原因分析

焊接安裝帶卷收器安裝支架時(shí)，車間使用的焊槍型號(hào)是C25-2119，該焊槍焊接需要35mm的間隙（圖2），而側(cè)圍內(nèi)板焊合件與側(cè)圍外板X向的間隙不足26mm，焊槍在焊接過(guò)程中碰歪第三排安全帶卷收器安裝支架（圖3），導(dǎo)致安全帶卷收器安裝支架在完成裝配后Y向偏離，從而出現(xiàn)第三排座椅安全帶裝飾板松脫現(xiàn)象。

圖2 C25-211焊槍結(jié)構(gòu) 圖3 焊槍與支架干涉

2.2 安全帶方面原因分析

對(duì)故障車第三排安全帶進(jìn)行分析：對(duì)比故障車安全帶與合格安全帶未發(fā)現(xiàn)差異，故障車更換安全帶后，故障重現(xiàn)。對(duì)安全帶進(jìn)行尺寸測(cè)量，結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求（見(jiàn)圖4）。

圖4 安全帶尺寸分析

2.3 安全帶裝飾蓋原因分析

對(duì)故障車拆下的第三排安全帶下飾板進(jìn)行分析。

（1）零件使用的材料為改性PP，符合設(shè)計(jì)要求。（2）隨機(jī)抽取1件庫(kù)存零件進(jìn)行耐沖擊實(shí)驗(yàn)，沖擊試驗(yàn)要求制品在-40℃環(huán)境中放置4h，用350g鋼制落錘自1m高度對(duì)剛性支撐的任意表面進(jìn)行落球沖擊，試驗(yàn)結(jié)果合格（見(jiàn)圖5）。（3）第三排座椅安全帶下飾板結(jié)構(gòu)，裝飾蓋有4個(gè)卡腳，我們對(duì)4個(gè)卡腳進(jìn)行加熱試驗(yàn)，驗(yàn)證溫度對(duì)卡腳的影響，4個(gè)卡腳烤10分鐘，卡腳溫度達(dá)到50°，裝車后裝飾蓋保持力沒(méi)有變化，溫度對(duì)安全帶裝飾蓋保持力沒(méi)有影響。但安全帶裝飾蓋卡腳底部為直角，卡腳處應(yīng)力集中，導(dǎo)致卡爪斷裂（圖6）。

圖5 安全帶裝飾蓋耐沖擊實(shí)驗(yàn)報(bào)告

圖6 安全帶裝飾蓋結(jié)構(gòu)及卡爪斷裂情況

3 相關(guān)解決方案

經(jīng)過(guò)調(diào)查分析，導(dǎo)致第三排座椅下飾板松脫的原因?yàn)榘踩珟Ь硎掌靼惭b支架Y向距離與焊槍干涉，該支架在Y向變形影響飾板裝配的穩(wěn)定性；安全帶下飾板卡腳底部為直角，卡腳處應(yīng)力集中，導(dǎo)致卡爪斷裂，針對(duì)這些問(wèn)題，總結(jié)出解決措施為更改卷收器安裝支架及與之匹配的安全帶組件、優(yōu)化安全帶下飾板直角卡爪結(jié)構(gòu)。

3.1 更改安全帶卷收器安裝支架

調(diào)查分析卷收器安裝支架的Y向與焊槍干涉，通過(guò)優(yōu)化卷收器安裝支架的Y向距離，達(dá)到產(chǎn)品改進(jìn)要求，安全帶卷收器安裝支架更改，材料（SPCC）、料厚（t=1.5mm）不變，上部翻邊在Y向優(yōu)化11mm（圖7），同時(shí)相應(yīng)的左/右后卷收器組件做匹配更改（圖8）。

圖7 卷收器更改示意，綠色為老狀態(tài)結(jié)構(gòu)，粉色為新?tīng)顟B(tài)結(jié)構(gòu)。

圖8 卷收器組件更改示意

3.2 更改第三排安全帶下飾板

第三排安全帶下飾板由于卡腳處為直角，存在應(yīng)力集中，通過(guò)優(yōu)化該處直角，拐角處倒圓，消除應(yīng)力集中，兩筋位加高至與R角平齊（圖9）來(lái)消除飾板裝配松脫問(wèn)題。

圖9 安全帶飾板更改示意

4 CAE分析驗(yàn)證

更改后的卷收器安裝支架強(qiáng)度和剛度是個(gè)很重要的指標(biāo)，我們用Hyperworks、NASTRAN進(jìn)行CAE分析，分析工況為X向5g加速度，Z向-1g加速度；Y向7g加速度，Z向-1g加速度；Z向-10g加速度，分析結(jié)果表明，支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化前強(qiáng)度為73Mpa，結(jié)構(gòu)優(yōu)化后強(qiáng)度有較大的改善（圖10），但支架的剛度卻有所降低，支架Y向偏置11mm，相當(dāng)于在原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成了一個(gè)“懸臂梁”結(jié)構(gòu)，在螺栓軸線方向加50N.M的扭矩，計(jì)算在打扭力時(shí)第三排排安全帶卷收器安裝支架剛度（圖11），在加載50N情況下，支架的最大位移量由0.46mm變更為1.291mm，卷收器最大位移應(yīng)以小于1.8mm為目標(biāo)，卷收器安裝支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化后在50N加載扭矩的位移量滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。

圖10 卷收器支架更改前后最大應(yīng)力值情況

圖11 卷收器支架更改前后最大位移情況

5 實(shí)車驗(yàn)證

改進(jìn)方案實(shí)施后，現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量工程師負(fù)責(zé)跟蹤新方案實(shí)施情況，對(duì)下線前100輛車進(jìn)行跟蹤驗(yàn)證確認(rèn)新方案實(shí)施有效，通過(guò)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，消除第三排座椅安全帶下飾板松脫問(wèn)題，根本上消除了因產(chǎn)品設(shè)計(jì)問(wèn)題而導(dǎo)致客戶抱怨的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于安全帶卷收器安裝支架，前期開(kāi)發(fā)過(guò)程中一定要與安裝支架裝配的區(qū)域進(jìn)行多次有效的溝通確認(rèn)，同時(shí)要求工藝在前期參與評(píng)估，在現(xiàn)有焊接設(shè)備的情況下盡量不把產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，但需保證產(chǎn)品性能滿足相關(guān)要求，目前某客車安全帶下部卷收器趨于平臺(tái)化，卷收器安裝結(jié)構(gòu)在滿足某車型要求的情況下可以很好的完成產(chǎn)品的沿用，減少設(shè)計(jì)驗(yàn)證成本的同時(shí)也能滿足產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需求，同時(shí)由于在開(kāi)發(fā)此款微車時(shí)，對(duì)于安全帶卷收器安裝支架只分析了零件在加載一定扭矩情況的位移量，而缺失強(qiáng)度和模態(tài)的仿真分析，此問(wèn)題給以后車型卷收器安裝支架的設(shè)計(jì)提供了很好的參考范例，同時(shí)后續(xù)車型卷收器安裝支架也增加了強(qiáng)度和模態(tài)的仿真分析。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭竹亭.汽車車身設(shè)計(jì)（上、下）[M].吉林科學(xué)

技術(shù)出版社，1992.

[2] （美）莫維尼，王崧（譯）.有限元分析ANSYS

理論與應(yīng)用（第二版）[M].北京：電子工業(yè)出版

社，2005.

作者簡(jiǎn)介：鐘能財(cái)（1986—），男，江西興國(guó)人，上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心助理工程師，研究方向：汽車車身設(shè)計(jì)。

摘要：由于汽車內(nèi)飾要求，卷收器本體外部常帶有飾板結(jié)構(gòu)用于遮擋卷收器而提高感知質(zhì)量，對(duì)于安全帶卷收器安裝支架，前期開(kāi)發(fā)過(guò)程中一定要與安裝支架裝配的區(qū)域進(jìn)行多次有效的溝通確認(rèn)，同時(shí)要求工藝在前期參與評(píng)估。

關(guān)鍵詞：卷收器；安裝支架；下飾板；結(jié)構(gòu)改進(jìn)

中圖分類號(hào)：U463 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）09-0099-03

國(guó)家新法規(guī)GB14167-2012強(qiáng)制要求安全帶形式為三點(diǎn)式結(jié)構(gòu)，這就要求卷收器安裝支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求更加嚴(yán)格，由于汽車內(nèi)飾要求，卷收器本體外部常帶有飾板結(jié)構(gòu)用于遮擋卷收器而提高感知質(zhì)量，同時(shí)與卷收器安裝支架相關(guān)的零件有卷收器組件、后側(cè)圍內(nèi)板防水薄膜等，某微車在總裝后存在第三排座椅安全帶下飾板松脫較嚴(yán)重的情況，本文重點(diǎn)從下飾板松脫問(wèn)題，找出問(wèn)題所在并提出相關(guān)解決方案。

1 卷收器安裝支架的功能

卷收器安裝支架用于安裝卷收器本體，卷收器的安裝方式不同，支架結(jié)構(gòu)類型不同，目前安全帶卷收器有單點(diǎn)式固定和雙點(diǎn)式固定兩種，單點(diǎn)式固定和雙點(diǎn)式固定的區(qū)別就是卷收器組件的安裝點(diǎn)數(shù)量不同，從成本上考慮，某些微車常采用是單點(diǎn)式固定方式，單點(diǎn)式固定對(duì)卷收器安裝支架的要求更加嚴(yán)格，卷收器支架既要能滿足卷收器組件的安裝要求，又要能滿足現(xiàn)有的焊接工藝，同時(shí)成本、重量上也有一定的輕量化要求，某微車所采用的卷收器安裝支架為1.5mm料厚的SPCC材質(zhì)，所選用的材質(zhì)和料厚要求能否滿足強(qiáng)度、剛度要求，支架本體需CAE的虛擬仿真分析，分析內(nèi)容大致為常規(guī)工況及螺栓擰緊過(guò)程中施加一定扭矩的強(qiáng)度、模態(tài)等。

2 故障問(wèn)題調(diào)查

為滿足出口車法規(guī)要求，出口車后側(cè)圍上內(nèi)板焊合件需增加第三排安全帶固定點(diǎn)，即增加第三排后安全帶上加強(qiáng)板焊合件和第三排后安全帶卷收器支架合件，質(zhì)量部反饋每天約有10臺(tái)車存在第三排座椅安全帶下飾板松脫的問(wèn)題，對(duì)比故障車與合格車輛，發(fā)現(xiàn)安全帶Y向內(nèi)偏，與安全帶下飾蓋磕碰，導(dǎo)致下飾蓋松脫。現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證將一個(gè)合格安全帶互換到故障車上，故障重現(xiàn)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)安全帶卷收器安裝支架亦Y向內(nèi)偏（圖1）。

排除了人工操作、產(chǎn)品尺寸精度和零件焊接工裝定位精度等原因，我們分別從鈑金結(jié)構(gòu)、安全帶下飾板結(jié)構(gòu)和焊接工藝設(shè)備著手調(diào)查，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)車間現(xiàn)場(chǎng)跟蹤及產(chǎn)品調(diào)研分析，得出以下幾點(diǎn)原因分析。

圖1 安全帶卷收器安裝支架Y向內(nèi)偏

2.1 焊槍方面原因分析

焊接安裝帶卷收器安裝支架時(shí)，車間使用的焊槍型號(hào)是C25-2119，該焊槍焊接需要35mm的間隙（圖2），而側(cè)圍內(nèi)板焊合件與側(cè)圍外板X向的間隙不足26mm，焊槍在焊接過(guò)程中碰歪第三排安全帶卷收器安裝支架（圖3），導(dǎo)致安全帶卷收器安裝支架在完成裝配后Y向偏離，從而出現(xiàn)第三排座椅安全帶裝飾板松脫現(xiàn)象。

圖2 C25-211焊槍結(jié)構(gòu) 圖3 焊槍與支架干涉

2.2 安全帶方面原因分析

對(duì)故障車第三排安全帶進(jìn)行分析：對(duì)比故障車安全帶與合格安全帶未發(fā)現(xiàn)差異，故障車更換安全帶后，故障重現(xiàn)。對(duì)安全帶進(jìn)行尺寸測(cè)量，結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求（見(jiàn)圖4）。

圖4 安全帶尺寸分析

2.3 安全帶裝飾蓋原因分析

對(duì)故障車拆下的第三排安全帶下飾板進(jìn)行分析。

（1）零件使用的材料為改性PP，符合設(shè)計(jì)要求。（2）隨機(jī)抽取1件庫(kù)存零件進(jìn)行耐沖擊實(shí)驗(yàn)，沖擊試驗(yàn)要求制品在-40℃環(huán)境中放置4h，用350g鋼制落錘自1m高度對(duì)剛性支撐的任意表面進(jìn)行落球沖擊，試驗(yàn)結(jié)果合格（見(jiàn)圖5）。（3）第三排座椅安全帶下飾板結(jié)構(gòu)，裝飾蓋有4個(gè)卡腳，我們對(duì)4個(gè)卡腳進(jìn)行加熱試驗(yàn)，驗(yàn)證溫度對(duì)卡腳的影響，4個(gè)卡腳烤10分鐘，卡腳溫度達(dá)到50°，裝車后裝飾蓋保持力沒(méi)有變化，溫度對(duì)安全帶裝飾蓋保持力沒(méi)有影響。但安全帶裝飾蓋卡腳底部為直角，卡腳處應(yīng)力集中，導(dǎo)致卡爪斷裂（圖6）。

圖5 安全帶裝飾蓋耐沖擊實(shí)驗(yàn)報(bào)告

圖6 安全帶裝飾蓋結(jié)構(gòu)及卡爪斷裂情況

3 相關(guān)解決方案

經(jīng)過(guò)調(diào)查分析，導(dǎo)致第三排座椅下飾板松脫的原因?yàn)榘踩珟Ь硎掌靼惭b支架Y向距離與焊槍干涉，該支架在Y向變形影響飾板裝配的穩(wěn)定性；安全帶下飾板卡腳底部為直角，卡腳處應(yīng)力集中，導(dǎo)致卡爪斷裂，針對(duì)這些問(wèn)題，總結(jié)出解決措施為更改卷收器安裝支架及與之匹配的安全帶組件、優(yōu)化安全帶下飾板直角卡爪結(jié)構(gòu)。

3.1 更改安全帶卷收器安裝支架

調(diào)查分析卷收器安裝支架的Y向與焊槍干涉，通過(guò)優(yōu)化卷收器安裝支架的Y向距離，達(dá)到產(chǎn)品改進(jìn)要求，安全帶卷收器安裝支架更改，材料（SPCC）、料厚（t=1.5mm）不變，上部翻邊在Y向優(yōu)化11mm（圖7），同時(shí)相應(yīng)的左/右后卷收器組件做匹配更改（圖8）。

圖7 卷收器更改示意，綠色為老狀態(tài)結(jié)構(gòu)，粉色為新?tīng)顟B(tài)結(jié)構(gòu)。

圖8 卷收器組件更改示意

3.2 更改第三排安全帶下飾板

第三排安全帶下飾板由于卡腳處為直角，存在應(yīng)力集中，通過(guò)優(yōu)化該處直角，拐角處倒圓，消除應(yīng)力集中，兩筋位加高至與R角平齊（圖9）來(lái)消除飾板裝配松脫問(wèn)題。

圖9 安全帶飾板更改示意

4 CAE分析驗(yàn)證

更改后的卷收器安裝支架強(qiáng)度和剛度是個(gè)很重要的指標(biāo)，我們用Hyperworks、NASTRAN進(jìn)行CAE分析，分析工況為X向5g加速度，Z向-1g加速度；Y向7g加速度，Z向-1g加速度；Z向-10g加速度，分析結(jié)果表明，支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化前強(qiáng)度為73Mpa，結(jié)構(gòu)優(yōu)化后強(qiáng)度有較大的改善（圖10），但支架的剛度卻有所降低，支架Y向偏置11mm，相當(dāng)于在原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成了一個(gè)“懸臂梁”結(jié)構(gòu)，在螺栓軸線方向加50N.M的扭矩，計(jì)算在打扭力時(shí)第三排排安全帶卷收器安裝支架剛度（圖11），在加載50N情況下，支架的最大位移量由0.46mm變更為1.291mm，卷收器最大位移應(yīng)以小于1.8mm為目標(biāo)，卷收器安裝支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化后在50N加載扭矩的位移量滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。

圖10 卷收器支架更改前后最大應(yīng)力值情況

圖11 卷收器支架更改前后最大位移情況

5 實(shí)車驗(yàn)證

改進(jìn)方案實(shí)施后，現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量工程師負(fù)責(zé)跟蹤新方案實(shí)施情況，對(duì)下線前100輛車進(jìn)行跟蹤驗(yàn)證確認(rèn)新方案實(shí)施有效，通過(guò)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，消除第三排座椅安全帶下飾板松脫問(wèn)題，根本上消除了因產(chǎn)品設(shè)計(jì)問(wèn)題而導(dǎo)致客戶抱怨的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于安全帶卷收器安裝支架，前期開(kāi)發(fā)過(guò)程中一定要與安裝支架裝配的區(qū)域進(jìn)行多次有效的溝通確認(rèn)，同時(shí)要求工藝在前期參與評(píng)估，在現(xiàn)有焊接設(shè)備的情況下盡量不把產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，但需保證產(chǎn)品性能滿足相關(guān)要求，目前某客車安全帶下部卷收器趨于平臺(tái)化，卷收器安裝結(jié)構(gòu)在滿足某車型要求的情況下可以很好的完成產(chǎn)品的沿用，減少設(shè)計(jì)驗(yàn)證成本的同時(shí)也能滿足產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需求，同時(shí)由于在開(kāi)發(fā)此款微車時(shí)，對(duì)于安全帶卷收器安裝支架只分析了零件在加載一定扭矩情況的位移量，而缺失強(qiáng)度和模態(tài)的仿真分析，此問(wèn)題給以后車型卷收器安裝支架的設(shè)計(jì)提供了很好的參考范例，同時(shí)后續(xù)車型卷收器安裝支架也增加了強(qiáng)度和模態(tài)的仿真分析。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭竹亭.汽車車身設(shè)計(jì)（上、下）[M].吉林科學(xué)

技術(shù)出版社，1992.

[2] （美）莫維尼，王崧（譯）.有限元分析ANSYS

理論與應(yīng)用（第二版）[M].北京：電子工業(yè)出版

社，2005.

作者簡(jiǎn)介：鐘能財(cái)（1986—），男，江西興國(guó)人，上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心助理工程師，研究方向：汽車車身設(shè)計(jì)。

摘要：由于汽車內(nèi)飾要求，卷收器本體外部常帶有飾板結(jié)構(gòu)用于遮擋卷收器而提高感知質(zhì)量，對(duì)于安全帶卷收器安裝支架，前期開(kāi)發(fā)過(guò)程中一定要與安裝支架裝配的區(qū)域進(jìn)行多次有效的溝通確認(rèn)，同時(shí)要求工藝在前期參與評(píng)估。

關(guān)鍵詞：卷收器；安裝支架；下飾板；結(jié)構(gòu)改進(jìn)

中圖分類號(hào)：U463 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）09-0099-03

國(guó)家新法規(guī)GB14167-2012強(qiáng)制要求安全帶形式為三點(diǎn)式結(jié)構(gòu)，這就要求卷收器安裝支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求更加嚴(yán)格，由于汽車內(nèi)飾要求，卷收器本體外部常帶有飾板結(jié)構(gòu)用于遮擋卷收器而提高感知質(zhì)量，同時(shí)與卷收器安裝支架相關(guān)的零件有卷收器組件、后側(cè)圍內(nèi)板防水薄膜等，某微車在總裝后存在第三排座椅安全帶下飾板松脫較嚴(yán)重的情況，本文重點(diǎn)從下飾板松脫問(wèn)題，找出問(wèn)題所在并提出相關(guān)解決方案。

1 卷收器安裝支架的功能

卷收器安裝支架用于安裝卷收器本體，卷收器的安裝方式不同，支架結(jié)構(gòu)類型不同，目前安全帶卷收器有單點(diǎn)式固定和雙點(diǎn)式固定兩種，單點(diǎn)式固定和雙點(diǎn)式固定的區(qū)別就是卷收器組件的安裝點(diǎn)數(shù)量不同，從成本上考慮，某些微車常采用是單點(diǎn)式固定方式，單點(diǎn)式固定對(duì)卷收器安裝支架的要求更加嚴(yán)格，卷收器支架既要能滿足卷收器組件的安裝要求，又要能滿足現(xiàn)有的焊接工藝，同時(shí)成本、重量上也有一定的輕量化要求，某微車所采用的卷收器安裝支架為1.5mm料厚的SPCC材質(zhì)，所選用的材質(zhì)和料厚要求能否滿足強(qiáng)度、剛度要求，支架本體需CAE的虛擬仿真分析，分析內(nèi)容大致為常規(guī)工況及螺栓擰緊過(guò)程中施加一定扭矩的強(qiáng)度、模態(tài)等。

2 故障問(wèn)題調(diào)查

為滿足出口車法規(guī)要求，出口車后側(cè)圍上內(nèi)板焊合件需增加第三排安全帶固定點(diǎn)，即增加第三排后安全帶上加強(qiáng)板焊合件和第三排后安全帶卷收器支架合件，質(zhì)量部反饋每天約有10臺(tái)車存在第三排座椅安全帶下飾板松脫的問(wèn)題，對(duì)比故障車與合格車輛，發(fā)現(xiàn)安全帶Y向內(nèi)偏，與安全帶下飾蓋磕碰，導(dǎo)致下飾蓋松脫。現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證將一個(gè)合格安全帶互換到故障車上，故障重現(xiàn)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)安全帶卷收器安裝支架亦Y向內(nèi)偏（圖1）。

排除了人工操作、產(chǎn)品尺寸精度和零件焊接工裝定位精度等原因，我們分別從鈑金結(jié)構(gòu)、安全帶下飾板結(jié)構(gòu)和焊接工藝設(shè)備著手調(diào)查，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)車間現(xiàn)場(chǎng)跟蹤及產(chǎn)品調(diào)研分析，得出以下幾點(diǎn)原因分析。

圖1 安全帶卷收器安裝支架Y向內(nèi)偏

2.1 焊槍方面原因分析

焊接安裝帶卷收器安裝支架時(shí)，車間使用的焊槍型號(hào)是C25-2119，該焊槍焊接需要35mm的間隙（圖2），而側(cè)圍內(nèi)板焊合件與側(cè)圍外板X向的間隙不足26mm，焊槍在焊接過(guò)程中碰歪第三排安全帶卷收器安裝支架（圖3），導(dǎo)致安全帶卷收器安裝支架在完成裝配后Y向偏離，從而出現(xiàn)第三排座椅安全帶裝飾板松脫現(xiàn)象。

圖2 C25-211焊槍結(jié)構(gòu) 圖3 焊槍與支架干涉

2.2 安全帶方面原因分析

對(duì)故障車第三排安全帶進(jìn)行分析：對(duì)比故障車安全帶與合格安全帶未發(fā)現(xiàn)差異，故障車更換安全帶后，故障重現(xiàn)。對(duì)安全帶進(jìn)行尺寸測(cè)量，結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求（見(jiàn)圖4）。

圖4 安全帶尺寸分析

2.3 安全帶裝飾蓋原因分析

對(duì)故障車拆下的第三排安全帶下飾板進(jìn)行分析。

（1）零件使用的材料為改性PP，符合設(shè)計(jì)要求。（2）隨機(jī)抽取1件庫(kù)存零件進(jìn)行耐沖擊實(shí)驗(yàn)，沖擊試驗(yàn)要求制品在-40℃環(huán)境中放置4h，用350g鋼制落錘自1m高度對(duì)剛性支撐的任意表面進(jìn)行落球沖擊，試驗(yàn)結(jié)果合格（見(jiàn)圖5）。（3）第三排座椅安全帶下飾板結(jié)構(gòu)，裝飾蓋有4個(gè)卡腳，我們對(duì)4個(gè)卡腳進(jìn)行加熱試驗(yàn)，驗(yàn)證溫度對(duì)卡腳的影響，4個(gè)卡腳烤10分鐘，卡腳溫度達(dá)到50°，裝車后裝飾蓋保持力沒(méi)有變化，溫度對(duì)安全帶裝飾蓋保持力沒(méi)有影響。但安全帶裝飾蓋卡腳底部為直角，卡腳處應(yīng)力集中，導(dǎo)致卡爪斷裂（圖6）。

圖5 安全帶裝飾蓋耐沖擊實(shí)驗(yàn)報(bào)告

圖6 安全帶裝飾蓋結(jié)構(gòu)及卡爪斷裂情況

3 相關(guān)解決方案

經(jīng)過(guò)調(diào)查分析，導(dǎo)致第三排座椅下飾板松脫的原因?yàn)榘踩珟Ь硎掌靼惭b支架Y向距離與焊槍干涉，該支架在Y向變形影響飾板裝配的穩(wěn)定性；安全帶下飾板卡腳底部為直角，卡腳處應(yīng)力集中，導(dǎo)致卡爪斷裂，針對(duì)這些問(wèn)題，總結(jié)出解決措施為更改卷收器安裝支架及與之匹配的安全帶組件、優(yōu)化安全帶下飾板直角卡爪結(jié)構(gòu)。

3.1 更改安全帶卷收器安裝支架

調(diào)查分析卷收器安裝支架的Y向與焊槍干涉，通過(guò)優(yōu)化卷收器安裝支架的Y向距離，達(dá)到產(chǎn)品改進(jìn)要求，安全帶卷收器安裝支架更改，材料（SPCC）、料厚（t=1.5mm）不變，上部翻邊在Y向優(yōu)化11mm（圖7），同時(shí)相應(yīng)的左/右后卷收器組件做匹配更改（圖8）。

圖7 卷收器更改示意，綠色為老狀態(tài)結(jié)構(gòu)，粉色為新?tīng)顟B(tài)結(jié)構(gòu)。

圖8 卷收器組件更改示意

3.2 更改第三排安全帶下飾板

第三排安全帶下飾板由于卡腳處為直角，存在應(yīng)力集中，通過(guò)優(yōu)化該處直角，拐角處倒圓，消除應(yīng)力集中，兩筋位加高至與R角平齊（圖9）來(lái)消除飾板裝配松脫問(wèn)題。

圖9 安全帶飾板更改示意

4 CAE分析驗(yàn)證

更改后的卷收器安裝支架強(qiáng)度和剛度是個(gè)很重要的指標(biāo)，我們用Hyperworks、NASTRAN進(jìn)行CAE分析，分析工況為X向5g加速度，Z向-1g加速度；Y向7g加速度，Z向-1g加速度；Z向-10g加速度，分析結(jié)果表明，支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化前強(qiáng)度為73Mpa，結(jié)構(gòu)優(yōu)化后強(qiáng)度有較大的改善（圖10），但支架的剛度卻有所降低，支架Y向偏置11mm，相當(dāng)于在原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成了一個(gè)“懸臂梁”結(jié)構(gòu)，在螺栓軸線方向加50N.M的扭矩，計(jì)算在打扭力時(shí)第三排排安全帶卷收器安裝支架剛度（圖11），在加載50N情況下，支架的最大位移量由0.46mm變更為1.291mm，卷收器最大位移應(yīng)以小于1.8mm為目標(biāo)，卷收器安裝支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化后在50N加載扭矩的位移量滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。

圖10 卷收器支架更改前后最大應(yīng)力值情況

圖11 卷收器支架更改前后最大位移情況

5 實(shí)車驗(yàn)證

改進(jìn)方案實(shí)施后，現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量工程師負(fù)責(zé)跟蹤新方案實(shí)施情況，對(duì)下線前100輛車進(jìn)行跟蹤驗(yàn)證確認(rèn)新方案實(shí)施有效，通過(guò)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，消除第三排座椅安全帶下飾板松脫問(wèn)題，根本上消除了因產(chǎn)品設(shè)計(jì)問(wèn)題而導(dǎo)致客戶抱怨的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于安全帶卷收器安裝支架，前期開(kāi)發(fā)過(guò)程中一定要與安裝支架裝配的區(qū)域進(jìn)行多次有效的溝通確認(rèn)，同時(shí)要求工藝在前期參與評(píng)估，在現(xiàn)有焊接設(shè)備的情況下盡量不把產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，但需保證產(chǎn)品性能滿足相關(guān)要求，目前某客車安全帶下部卷收器趨于平臺(tái)化，卷收器安裝結(jié)構(gòu)在滿足某車型要求的情況下可以很好的完成產(chǎn)品的沿用，減少設(shè)計(jì)驗(yàn)證成本的同時(shí)也能滿足產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需求，同時(shí)由于在開(kāi)發(fā)此款微車時(shí)，對(duì)于安全帶卷收器安裝支架只分析了零件在加載一定扭矩情況的位移量，而缺失強(qiáng)度和模態(tài)的仿真分析，此問(wèn)題給以后車型卷收器安裝支架的設(shè)計(jì)提供了很好的參考范例，同時(shí)后續(xù)車型卷收器安裝支架也增加了強(qiáng)度和模態(tài)的仿真分析。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：鐘能財(cái)（1986—），男，江西興國(guó)人，上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心助理工程師，研究方向：汽車車身設(shè)計(jì)。