貝擁 李忠強(qiáng)

沈陽(yáng)金杯安道拓汽車部件有限公司 遼寧沈陽(yáng) 110179

汽車總保有量的增加加劇了環(huán)境污染的問(wèn)題，也增加了能源的消耗量，這些問(wèn)題嚴(yán)重制約了我國(guó)汽車行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。而汽車輕量化是緩解這一矛盾的有效方式，汽車輕量化是在不改變汽車剛度與強(qiáng)度的前提下，采用輕量化材料，或借助結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)減輕整車的質(zhì)量。汽車輕量化不僅可以使二氧化碳等有害氣體的排放量大幅下降，還可以提升燃油的經(jīng)濟(jì)性，是汽車設(shè)計(jì)新的發(fā)展方向。座椅是給汽車駕駛員提供支撐、便于駕駛操作的重要結(jié)構(gòu)，可以在事故發(fā)生時(shí)給予一定的保護(hù)，實(shí)用性及較強(qiáng)，研究汽車座椅輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及成形工藝優(yōu)化可以提高汽車能源利用率，減少污染，具有重要的意義。

1 輕量化材料

汽車輕量化是在不改變汽車剛度與強(qiáng)度的前提下，采用輕量化材料，或借助結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)減輕整車的質(zhì)量，材料技術(shù)是輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，借助輕量化材料能夠同時(shí)改善汽車質(zhì)量與行駛安全性?，F(xiàn)階段，汽車輕量化材料主要包括；（1）鋁合金。鋁作為輕質(zhì)材料之一，被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)中，由鋁加工而成的鋁合金具有耐腐蝕性強(qiáng)、熱導(dǎo)率高等優(yōu)點(diǎn)，利用先進(jìn)技術(shù)加工后可以應(yīng)用于汽車輕量化設(shè)計(jì)中。與此同時(shí)，鋁合金能夠更好地抵抗外部的沖擊，可以使汽車碰撞安全性得到提升[1]。（2）高強(qiáng)度鋼。高強(qiáng)度鋼與一般的鋼材相比，質(zhì)量更輕，能夠顯著降低整車質(zhì)量。普通高強(qiáng)度主要有烘烤硬化鋼、含磷鋼等；先進(jìn)高強(qiáng)度鋼主要有貝氏體鋼、復(fù)相鋼、孿生誘發(fā)塑性鋼等。高強(qiáng)度鋼綜合性能好，是汽車輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首選材料。盡管高強(qiáng)度的強(qiáng)度較強(qiáng)，但這也意味著這類鋼材的成形性能相對(duì)較差、回彈大。（3）鎂合金。鎂合金在現(xiàn)實(shí)生活中得到了廣泛地應(yīng)用，其比剛度、比強(qiáng)度較高，具有顯著的優(yōu)勢(shì)。除此之外，鎂合金較易回收、散熱性好，這也是其被用應(yīng)用于汽車輕量化設(shè)計(jì)的重要原因之一。現(xiàn)階段，鑄造鎂合金是汽車輕量化設(shè)計(jì)的主要材料，其被應(yīng)用于座椅骨架、變速器殼體等部件的設(shè)計(jì)中[2]。

2 汽車座椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

第一，軌道固定式。這類方式一般在客車中較為常見(jiàn)，座椅模塊化是其最大特征，具有實(shí)用性強(qiáng)，安裝難度低等特點(diǎn)。第二，螺栓固定式。借助預(yù)埋螺母固定座椅具有成本低、操作難度低的優(yōu)勢(shì)，但是通用性較差。第三，卡腳固定式。這一固定方式在SUV車型中較為常見(jiàn)，為了滿足出行需求，可以將車內(nèi)的座椅進(jìn)行折疊，擴(kuò)大空間，靈活性較高。汽車座椅的生產(chǎn)工藝包括住注塑、發(fā)泡、焊接等。其中，注塑工藝包括填充、冷卻等階段，在注塑環(huán)節(jié)，生產(chǎn)人員需要密切關(guān)注溫度、時(shí)間、速度等參數(shù)，保證塑料件的質(zhì)量。發(fā)泡成型是使塑料產(chǎn)生微孔結(jié)構(gòu)的重要工藝，主要包括物理發(fā)泡與化學(xué)發(fā)泡。成型方法一般為稱料后混合攪拌，其次由專業(yè)人員進(jìn)行澆筑，之后熟化并脫模處理，最后熟化。在設(shè)計(jì)制造座椅骨架時(shí)一般采用鋼質(zhì)沖壓、合金鑄造等方法，前者具有靈活性、成本低的特點(diǎn)，后者具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕的優(yōu)勢(shì)，但是成本先對(duì)較高[3]。

3 汽車座椅輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鋁的密度較小，屬于輕金屬，由鋁加工而成的鋁合金具有耐腐蝕性強(qiáng)、熱導(dǎo)率高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)鋁合金也可被回收二次使用。將鋁合金應(yīng)用于汽車座椅輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以大幅減輕汽車的質(zhì)量，能夠提升燃油經(jīng)濟(jì)性?，F(xiàn)階段，沖壓鋼板是汽車座椅骨架的主要材料，這就導(dǎo)致汽車座椅質(zhì)量較大，從而影響汽車整體的經(jīng)濟(jì)性。因此，下文將鋁合金作為汽車座椅骨架的主要材料，分別對(duì)汽車椅背、椅架、邊板進(jìn)行輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。椅背是汽車座椅的重要組成部分，椅背的舒適度直接影響駕駛員的駕車體驗(yàn)。因此，在設(shè)計(jì)汽車座椅靠背時(shí)需要參考人體背部?jī)?yōu)化曲線，提高汽車駕駛員的舒適度。參考國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，鋁合金座椅靠背尺寸為470＊620毫米。椅背材料選擇機(jī)械性能良好的列車金，壁厚為4毫米，拔模斜度為0度30分，內(nèi)、外圓角半徑分別為4、8毫米。汽車座椅椅架的承載量最大，一般由合金與椅腳固定座焊接組成。本文設(shè)計(jì)汽車座椅椅架選擇40毫米×20毫米的方管、厚度為4毫米的鋁合金；選擇厚度為5毫米的冷軋板。兩者經(jīng)過(guò)沖壓后組成汽車座椅椅架，這一設(shè)計(jì)可以節(jié)約大量的費(fèi)用，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，并且取材，生產(chǎn)效率高。邊板是連接椅架、側(cè)扶手等零件的載體，對(duì)強(qiáng)度具有較高的要求。在設(shè)計(jì)鋁合金邊板過(guò)程中需要充分考慮螺栓與靠背的連接以及抗拉強(qiáng)度等因素。在沖壓成型后采用油漆烘烤、低壓鑄造可以提高鋁合金邊板的強(qiáng)度。一般情況下，工程塑料或者塑料復(fù)合材料制造汽車座椅骨架均采用注塑工藝，旨在減少鋼鐵骨架焊接等步驟，節(jié)約人工費(fèi)用[4]。但是因?yàn)槠囎卧趯?shí)際使用過(guò)程中需要調(diào)整角度、高度，而調(diào)角器等基本為全屬件，骨架與零件的連接值得我們思考。與此同時(shí)，因?yàn)樗芰喜牧媳旧韽?qiáng)度并不能滿足汽車座椅強(qiáng)度要求，材料的回收再利用較高，本文認(rèn)為可考慮選取EPP新材料，提高汽車座椅的耐熱性能、尺寸穩(wěn)定性，將其與鋼鐵骨架一同進(jìn)行設(shè)計(jì)提高汽車座椅的強(qiáng)度，減輕質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，座椅是給汽車駕駛員提供支撐、便于駕駛操作的重要結(jié)構(gòu)，可以在事故發(fā)生時(shí)給予一定的保護(hù)，實(shí)用性及較強(qiáng)，汽車座椅輕量化設(shè)計(jì)可以減少有害氣體的排放，降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，提升燃油的經(jīng)濟(jì)性。汽車座椅輕量化設(shè)計(jì)是未來(lái)汽車座椅設(shè)計(jì)制造的主要發(fā)展方向。低壓鑄造可以最大限度防止合金液的飛濺現(xiàn)象，保證鑄件質(zhì)量，綜合機(jī)械性能高，適用性較好，具有顯著的優(yōu)勢(shì)。