汽車研發(fā)：整車座椅制作設計開發(fā)方法與流程

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任我通汽車整車座椅制作設計教程； 首先制作汽車座椅目的是：個性，舒適，丟棄殘舊內飾，進行整改翻新； 整車座椅制作改裝設計開發(fā)方法與流程 交通事故統(tǒng)計分析表明，疲勞駕駛是造成交通事故的主要原因。駕駛座椅是影響駕駛與乘坐舒適程度的重要設施，對于減少駕駛員疲勞程度，降低事故發(fā)生率有重要作用，汽車駕駛員座椅設計優(yōu)劣與否直接關系到駕駛質量與安全。故座椅的設計開發(fā)在整車的設計中尤為重要。 一、 座椅組成及術語 1座椅總成的組成 1）座椅（seat） 供一個成年乘員乘坐且有完整裝飾并與車輛結構為一體或分體的乘坐設施。它包括單獨的座椅或長條座椅的一個座位。 2）固定裝置（anchorage） 將座椅總成固定到車輛結構上的裝置。包括車身上受影響的部件。 3）調節(jié)裝置（adjustment system） 能將座椅或其部件的位置調整到適應乘員乘坐姿態(tài)的裝置。 該裝置應有如下功能： A. 縱向位移（longitudinal displacement） B. 垂直位移（vertical displacement） C. 角位移（angular displacement） 4）鎖止裝置（locking system） 使座椅及部件保持在使用位置的裝置。 5）頭枕（head restraint） 用于限制成年乘員頭部相對于其軀干后移，以減輕在發(fā)生碰撞事故時頸椎可能受到的損傷程度的裝置。 2相關術語 1）“H”點(“H”point) 二維或三維人體模型樣板中人體軀干與大腿的連接點即胯點(HipPoint)。 2）“R”點“（R”point） GB11551—2003中附錄C定義的乘坐基準點?；鶞示€（referenceline）為GB11551—2003中附錄C附件1圖C.1中所示的通過三維人體模型的線。 3）加速踏板踵點（AHP） 在加速踏板未壓縮時,人體模型的踵點在被壓塌的地板覆蓋件上的點。 4）拇趾參考點(BOF) 在側視圖上過AHP點作人體樣板鞋底的切線在該切線上離AHP點203mm處的一個點。 5）踏板裝置角 在側視圖上踏板平面與水平面的夾角。 6）踏平面角 駕駛員以正常駕駛姿勢踏在加速踏板上時在側視圖上鞋底平面與水平面的夾角。 7）坐姿舒適性 舒適性的內容非常廣泛，包括坐姿舒適、動態(tài)舒適、溫度舒適等，并且具有綜合性主觀性個體性的特點。 二、技術要求 1外觀要求 1）外形尺寸要點 A. 座面 座椅座面尺寸要求 項目 參數 橫向高度差 H≥25mm 座面前沿拱起高度 H1≥40mm 拱起半徑 40mm≤R1≤120mm 座椅前沿縱向起供時 前部傾角 α1=4-5 后部傾角 α2=10-15 縱向高度差 H2≤40mm B. 腰靠 腰靠角度調節(jié)量應≥20；腰靠若裝有軟墊，則其沿座深方向垂直剖面內的曲率半徑應＞1400mm。 C. 頭枕 駕駛員頭部到頂棚間隙＞50mm，乘客頭部到頂棚間隙＞30mm；頭枕中心線與靠背中心線應保持0-20夾角。 D. 扶手 座椅扶手尺寸要求 項目 參數 扶手上沿與座面垂直距離 23020mm 雙扶手內沿水平距離 ＜500mm 扶手長度 200-280mm 扶手前沿與座面前沿水平距離 　 90-170mm 扶手傾角 固定式 0-5 可調式 0-20 E. 靠背 靠背的基準角度與水平面成105-115；前排座椅靠背高度≥800mm；后排高度≥700mm。 2）座椅外觀 A. 座椅總成蒙皮裝配后，造型應挺括、飽滿，不允許有破損、污損、皺折等疵病； B. 座椅總成蒙皮整體縫合應牢固?？p制針距明線5-8針/30mm，且應均勻、清晰、平直，無漏針、脫線、跳沙等現象。座椅總成坐墊縫制線條與靠背縫制線條應對齊，相差不大于5mm；每條線縫的兩端應回針，不應有大于10mm的多余線頭； C. 座椅總成各焊接、鉚接部位應牢固可靠，不應有松動現象；總成不應有焊接錯位、氣孔、虛焊等缺陷，外表面應平整、光潔、無油污、無毛刺，運動部分應涂潤滑油； D. 座椅頭枕應無局部凸起、尖棱等觸感； E. 座椅總成的金屬件應進行防銹處理，表面涂層均勻，無氣泡、劃傷、堆積和流痕等現象；所有金屬件表面不允許有銹蝕及漆膜脫落現象，符合QC/T484-1999《汽車油漆涂層》標準要求，需耐鹽霧試驗48小時以上； F. 裝飾件之間的間隙均勻，泡沫、骨架、C型釘無外露； G. 裝飾塑料件色澤均勻一致，無凹凸、飛邊；塑料裝飾件料厚要求≥2.5mm。 2材料要求 1）泡沫指標要求 泡面指標要求 座椅泡沫指標 座椅 靠背 頭枕 認可標準 密度Kg/m 50-55 45-50 45-50 GB/T6343-1995 回彈率% ≥50 GB/T6670-2008 拉伸強度KPa ≥100 GB/T6344-2008 斷裂伸長率% ≥90 ≥80 GB/T6344-2008 撕裂強度N/m ≥2.2 ≥2.0 GB/T10808-2006 25%壓縮強度N/314m 200-240 160-200 GB/T10807-2006 50%壓縮永久變形% ≥7 GB/T6669-2008 燃燒性能 ≤100L/min GB8410 2）面套要求 A. 座椅面料（單層）物理機械性能指標 座椅面料(單程)物理機械性能指標 序號 試驗項目 規(guī)格值 試驗方法 1 斷裂強度(N/50mm) 徑向/維向 以選定面料實測為準 GB/T3923.1-1997 (復合體) 2 斷裂伸長率 3 引裂強度(N/50mm) GB/T3917.3-2009 (復合體) 4 定負荷伸長率(%) 見1.4.6.1 5 殘留變形率(%) 6 燃燒特性(mm/min) 常燃/老化 ＜100 GB8410 7 摩擦色牢度(級) 干摩 ≥4 GB/T3920-2008 8 　 濕摩 耐挫韌性(級) 徑向/維向 由面料廠到主機廠認可測試機構檢測 9 耐磨韌性(級) 10 耐高溫(100℃*4h后) 外觀無明顯變化 高低溫試驗箱 11 耐光色牢度(級) ≥3 有面料廠自行檢查，主機廠認可 12 污漬粘著性(級) 13 污漬去除性(級) 14 同批次色差(級) △E≤1 15 不同批次色差(級) ≥4 GB250 B. 座椅面料（復合）物理機械性能要求 座椅面料(復合)物理機械性能要求 項目 規(guī)格/性能要求 檢驗方法/器具 有效幅寬 ＞1500mm 剛直尺 阻燃性 ＞100mm/min GB8410 緯斜度 在1500mm幅寬內＜20mm 　 剝離強度 ＞5N/50mm 剛直尺 按逢強度 ＞400N 　 耐高溫性 100℃*4h后無起層/起泡現象 高低溫試驗箱 3）座椅面料（復合）物理機械性能要求 A.各塑料件應無變形、破損、飛邊、毛刺、劃痕及污物，色澤一致，皮紋清晰,并符合色標、皮紋樣本，不應有異樣斑點，不能變色，表面質量應一致，不能有折皺，與座椅總成風格要相匹配。 B.各塑料件裝配要牢固可靠，不能有松動現象，更不能有異響。 C.各塑料件經過常規(guī)耐熱性能、耐寒性能、冷熱交變性后，產品的形狀、外觀應滿足下表的要求: 塑料件試驗滿足要求 實驗項目 評價項目 耐熱性 (90℃/16h) 耐寒性 (-40℃/16h) 冷熱交變性能 (90/3h→室溫/1h→-40/3h→室溫1/h) 循環(huán)三次 形狀 尺寸變化＜0.59% 外觀 不允許有明顯的氣孔/熔接痕/銀紋/龜裂/變形/光澤不均等缺陷存在 D.各塑料件燃燒特性應符合GB8410的有關規(guī)定。 E.各塑料件物理性能應滿足下表要求: 塑料件物理性能要求 材料 項目 指標 改性PP 拉伸強度(MPa) ≥18 玩去彈性模量(MPa) ≥1800 彎曲強度(MPa) ≥20 洛氏硬度(HRR) 655 熱變形溫度(0.4MPA)(℃) ≥110 密度(g/cm) 1.070.02 懸臂梁沖擊強度(23℃)KJ/m ≥15 F.各塑料件產品尺寸公差應滿足GB14486《工程塑料模塑塑料件尺寸公差》的要求。 G.對于調角器、限位器、座椅鎖、解鎖機構等座椅零部件裝飾，塑料件裝飾參照標桿車。 4）金屬骨架結構 A.金屬骨架應符合按規(guī)定程序批準的圖樣和技術文件。 B.金屬骨架的焊接應符合GB/T5943《工程機械焊接件通用技術條件》的規(guī)定，焊接方式采用點焊、弧焊、氣體保護焊。零件表面不得有焊渣、飛刺。 C.金屬骨架進行除銹、防銹處理，表面電泳涂漆，漆層應符合QC/T484-1999《汽車油漆涂層》的規(guī)定，需耐鹽霧試驗48小時以上。 D.金屬骨架與其他零部件裝配為總成后，強度應符合GB15083汽車座椅系統(tǒng)強度要求及試驗方法》及《TBD-681201汽車座椅疲勞試驗方法及評價標準》的規(guī)定。 3機械結構的組成 1）座椅滑軌機構 A. 滑軌參數 座椅滑軌參數 參數名稱 參數 備注 有效行程 200左右(空間校核) 前后方向 步距 10mm或者12mm(限位結構齒距) 　 解鎖力 15-55N 　 滑動助力 30-225N(承載75Kg) 　 鎖止力 滑軌≥17000N 　 間隙 左右方向 ＜0.5mm 加100N負荷 前后方向 上下方向 B. 滑軌技術要求 解鎖手柄操作力15-55N，解鎖調節(jié)靈活、無異響；總成滑動阻力(在承受75kg向下載荷時)為30-225N，且滑動過程中無異響、全行程無澀點、滑動暢，同步鎖止、同步解鎖； 耐久性能：在座椅上加載80KG載荷，前后往復滑動滑軌15000次以上，不允許有滾柱、滾珠脫落，零件變形、機構失效等缺陷；其余要求按照QCT805-2008《乘用車座椅用滑軌技術條件》執(zhí)行。 2）座椅調角器機構 座椅調角器機構要求 座椅靠背設計基準位置 105-115 調角器調整桿操作力矩 <1.0-3.5N.M 單邊鎖止強度 ≥12500N 解鎖力 ≤30N 后拍調節(jié)范圍 0-110 1/沿靠背頂端垂直于靠背基準線方向施加505N的力，背靠晃動間隙≤10mm; 2/耐久性能：開、關鎖≥15000次試驗后個零件不應有變形、破損現象，且能正常工作； 3）座椅鎖機構 A. 鎖止強度≥25000N，座椅在完成GB14167試驗后，座椅鎖的鎖止功能不損破、失效。 B.解鎖力≤50N 4其它要求 1）舒適性 A.座椅泡沫造型應符合人機工程學的要求，并給出A面的分析報告。 B.人體乘坐時，最大布置人體與骨架（硬物）間距≥30mm。 C.選用高回彈的優(yōu)質冷發(fā)泡沫，選用優(yōu)質復合面料，面料與泡沫采用火焰復合方式，提高面料的舒適度和環(huán)保性。 D.前排座椅的舒適性設計參考應當滿足人機工程相關法規(guī)和行業(yè)標準(根據設計可作相應調整)； E.座椅各零部件的外露部分不得有易于傷人的尖角銳邊，各部結構不得存在可能造成的擠壓、剪鉗傷人部分。 F.工作座椅的結構材料和裝飾材料應耐用、阻燃、無毒。坐墊、腰靠、扶手的覆蓋層應使用柔軟、防滑、透氣性好、吸汗的不導電材料制造。 G.若坐墊直接固定在底板上（通常為后排座椅坐墊），一般泡沫上表面到底板的距離不小于50㎜； H.在震動和乘員進行座椅特性操作的過程中，不得有摩擦聲音和尖刻聲音等異響。 2）其它重要技術要求（特別說明事項） A.后排座椅中間位置必須滿足安裝三點式安全帶的新法規(guī)要求和骨架強度要求。 B. 座椅骨架模態(tài)的要求：座椅TRIM狀態(tài)（即附屬件的質量加在骨架承載點上）主要模態(tài)定在18Hz以上，但要避開發(fā)動機怠速頻率22.6Hz~25Hz （680~750轉/分）。座椅模態(tài)要求見下表： 座椅骨架模態(tài)的要求 階次 振型 頻率 1 前后擺動 >18&避開怠速2Hz 2 左右擺動 C. 后排座椅對安裝ISO-FIX固定裝置，其強度和有效固定點及布置區(qū)域滿足最新法規(guī)和GB27887-2011《機動車兒童乘員用約束系統(tǒng)》等相應ISO-FIX法規(guī)要求。 三、設計參數依據案例 設計參數案例 項目 尺寸 靠背與坐墊之間的夾角 105 坐墊與水平面夾角 10 坐墊深度 300mm 坐墊高度 350mm 靠背高度 490mm 坐墊寬度 860mm 靠背寬度 790mm 頭枕高度 650mm 四、設計開發(fā)流程 1項目預研 2Benchmark座椅分析 Benchmark階段的分析與研究工作是為了標——為后續(xù)的設計工作設計一個基準、模仿標桿車的基本構造、規(guī)避標桿車的專利，完成設計車的設計制作工作。 在此階段，需完成如下的工作： 1）確定對Benchmark車進行分析和研究的方案設計階段； 2）完成Benchmark車的測量工作，包括整車外廓尺寸測量、基本性能測量、總布置測量、外觀品質測量、電器測量等等； 3）拆車掃描階段。在本階段，根據已經確定的研究方案，完成對標桿車的拆解工作，邊拆解邊記錄標桿車的基本數據，并對標桿車的部件進行掃描。本階段的工作量相當的大，需要一套相對完善的拆車流程以與支持； 4）數據整理階段。本階段，將上述的大量數據進行分類整理，以便于后續(xù)的詳細設計工作使用； 5）針對座椅，主要對座椅的配置、在整車中的布置及邊界進行測量分析。接著對Benchemark座椅進行拆解及相關分析，包括座椅的調節(jié)力、功能及相關結構、材料等信息進行收集整理。 3座椅配置表及設計構想 根據市場調研及銷售確定的預售價格及整車配置、市場要求，對座椅相關配置進行細化整理，完成初版的座椅配置表。然后，根據確定的配置表設定設計參數及法規(guī)、性能要求明細，制作座椅的設計構想書。根據以上信息，完成座椅技術招標方案，確定座椅供應商。 4座椅造型效果圖制作 將確定的座椅配置及設計構想輸入給造型部門，進行整車及座椅的造型草圖設計，進而完成座椅的造型效果圖。 5座椅造型可行性分析 設計針對座椅的造型效果圖進行分析，其中包括法規(guī)及配置相關符合性分析、造型的工藝可行性分析等方面。一旦在效果圖分析中發(fā)現重大工藝問題或者法規(guī)、配置符合性問題，則需要將問題反饋輸入給造型部門，重新制作并交付造型效果圖。 6座椅造型凍結 造型部門根據工程部門針對造型效果圖的問題輸入及反饋，修改并重新提交效果圖以供分析評審，直至最終確認效果圖并凍結。 7A面數據制作 造型根據確認凍結的效果圖制作座椅A面數據并提交工程部門。工程部門對座椅A面數據進行檢查，包括和造型效果圖的匹配，以及座椅在整車總布置進行的人機工程、法規(guī)符合性、舒適性等方面。然后完成A面數據凍結并下發(fā)座椅供應商。 8座椅骨架及附件設計 座椅供應商根據輸入的A面數據進行匹配的骨架及相關附件設計（包括座椅調節(jié)機構及裝飾件、面套等）。其中骨架設計的相關參數設定需要輸入給整車總布置進行布置分析，并最終確定座椅的相關設計參數（包括調節(jié)行程、頭枕調節(jié)高度等）。 9手工件制作及設計驗證 完成座椅骨架及附件設計后，座椅供應商需對原始設計進行驗證。首先按照設計數據制作手工樣件，然后對手工樣件進行DV驗證（設計驗證）。在此過程中發(fā)現問題即對數據進行相應修改，并再次制作樣件進行試驗驗證直至完成DV試驗驗證。 另外，目前有限元分析（FEA）在汽車領域應用比較廣泛，在條件允許的情況下，可針對設計驗證完成的數據狀態(tài)，按照相關市場及國家要求的標準如GB4167-2006、GB15083-2006、ECER14及ECER17等法規(guī)所定義的要求，對座椅進行FEA分析，并針對FEA分析結果對座椅進行有針對性的改進。 10數據凍結及工裝開模 完成DV驗證后，即可對當前數據狀態(tài)進行凍結并下發(fā)開指令，開始進行工裝模具開發(fā)。 11工裝件制作及實驗驗證 制作工裝樣件，進行工裝件試裝車匹配及相關PV實驗驗證。其中PV驗證試驗要根據OEM（代工生產）與座椅供應商簽訂的PVP進行。與此同時，座供應商需要依據銷售地區(qū)的法規(guī)要求完成座椅相關強檢及認證（如國內的強檢及36C認證）。 若工裝件試驗驗證未通過相關地區(qū)的強檢及認證，則要針對情況進行數據及樣件分析改進直至完成以上實驗驗證為止。 12OTS認可及PPAP準備 完成工裝件試裝車、PV實驗及相關強檢認證后，即可對當前的數據及工裝樣件狀態(tài)進行確認并完成產品的工裝件認可（OTS認可）。 座椅供應商在完成OTS認可后，需要對工裝件生產進行生產規(guī)劃及準備，其中包括設備投入、生產培訓、物料管理等。然后開始進行小批量生產試制。 13小批量試裝車 座椅供應商進行小批量試生產，OEM按照批量生產程序啟動小批量試裝車，對整車批量生產裝配進行試生產驗證。 14PPAP批準 PPAP是APQP在試生產階段的一個輸出:在第四階段(試生產階段)要向顧客提交PPAP資料(APQP有策劃階段、設計階段，工藝開發(fā)階段、試生產階段、量產階段)。 完成小批量試裝車并解決相關裝車問題后，即可有座椅供應商提交PPAP資料并由OEM相關工程師對座椅及生產進行PPAP審核并最終批準完成。 15產品SOP（Start of Production） 各項驗證完成，進入投放市場的小批量生產。 五、結語 在汽車設計過程中，座椅的確定至關重要。它不僅影響到整車設計和乘坐體驗，還和安全緊密相關。特殊設計的汽車座椅，可以把臀部、大腿根部的壓力分散到膝蓋，腰部的壓力也能由背部上方以及肩部分擔。更重要的是，座椅還要保證行車時的人員安全。 座椅企業(yè)紛紛推出了具有輔助駕駛功能的汽車座椅，比如在事故發(fā)生前出現車道偏移提醒，座椅會自動調節(jié)到最安全的位置；追尾時，座椅會出現電子主動式頭枕等。伴隨汽車智能化發(fā)展，座椅可以自動感知乘員體重和體型、識別身體部位、自動調節(jié)氣囊的形狀、完全貼合乘員的身體輪廓、減小脊柱的受力，甚至輔助駕駛。