毕欢,冯敏

(1.重庆延锋安道拓汽车部件系统有限公司，重庆 400000;2.重庆工商大学工商管理学院，重庆 400000)

0 引言

根据GB 15083—2006规范，行李箱冲击实验需满足：座椅调节装置和锁止装置，允许产生变形、断裂，但不允许失效，并保持在原位置[1]。

经过拆解失效样件发现：靠背骨架结构完好、变形量小、焊缝无撕裂现象；靠背锁功能正常、能正常锁止和解锁；解锁系统功能正常，无预解锁现象。同时靠背锁的静态强度满足图纸要求，CAE模拟满足GB 15083—2006规范。基于此，本文作者对行李箱实验失效原因进行深入分析：靠背锁发生自解锁，导致靠背发生倒平失效，通过优化锁的结构，解决失效问题。

1 靠背锁工作分析

由图1靠背锁结构可知，锁爪限制锁叶旋转，从而保证锁栓保持在锁叶“U”型槽内，使座椅靠背保持在原位置。其中簧提供辅助锁止作用，橡胶垫消除锁栓和锁叶“U”型槽之间的公差和间隙。

图1 靠背锁结构

图2为靠背锁的解锁过程。在锁栓状态，向解锁方向拉动锁爪，锁爪逆时针旋转，锁叶在簧的带动下，顺时针旋转，从而使锁栓脱离锁叶“U”型槽，实现解锁。

图2 解锁过程

2 失效分析

2.1 CAE有限元建模

利用某有限元软件建立与行李箱冲击实验一致的有限元模型[1-2]，如图3所示。

图3 有限元建模

2.2 CAE有限元分析及结果

根据图4的有限元模拟结果分析可知：(1)冲击前(图4(a))，锁爪和锁叶正常咬合，与设计状态一致；(2)冲击中(图4(b))，锁叶会顺时针旋转，从而碰撞锁爪，导致锁爪逆时针旋转，有解锁的趋势，但锁叶与锁栓一致保持咬合状态，没有出现锁止失效；(3)冲击后(图4(c))，锁爪和锁叶未出现变形、断裂等失效，且咬合正常，座椅靠背保持在原位置，实验没有失效。

图4 有限元模拟结果

经过上述分析，冲击中锁爪逆时针旋转，导致锁爪有自解锁趋势，这可能是导致实验失效的根本原因。如图5所示，进一步分析冲击过程中锁爪的状态：锁叶在冲击过程中碰撞锁爪，锁爪逆时针旋转，导致锁爪发生4.68 mm的自解锁。根据图纸要求，该靠背锁的临界解锁行程为9 mm。因此靠背锁发生50%以上的自解锁，很可能引发实验自解锁失效。

图5 冲击中锁爪状态

靠背锁理想锁止状态是：静态强度和动态强度时，锁爪和锁叶均保持在原位置。

3 结构优化及CAE模拟

3.1 结构优化

根据失效分析，对结构进行了优化，如图6所示。由图可知:(1)增加销钉尺寸，将销钉设为限位挡点，限制锁叶在行李箱冲击中的旋转角度，防止锁叶碰撞锁爪。同时根据尺寸链计算，确定销钉尺寸，保障锁叶能正常锁止，如图6(a)所示。(2)在锁叶与锁爪碰撞点处做避让(预留间隙)，保证极限公差条件状态下，锁叶与锁爪也不会发生碰撞，如图6(b)所示。(3)因(2)中锁叶与锁爪之间有间隙，导致解锁行程变化。所以如图6(c)所示,锁爪上增加解锁行程限位点，保持解锁行程不变。

图6 结构优化

3.2 结构优化后有限元分析

CAE有限元分析如图7所示。结构优化后，锁叶在行李箱冲击过程中有旋转，但在销钉限制下，锁叶与锁爪没有发生碰撞，锁爪一直保持在原位置。

图7 有限元模拟结果

通过CAE结果分析可知，靠背锁结构优化后，能有效避免锁叶与锁爪碰撞，解决锁爪自解锁风险。同时根据优化结果下发变更，靠背顺利通过行李箱冲击实验。证明靠背锁结构优化措施有效[3]。

4 结论

(1)锁叶与锁爪发生碰撞是靠背锁行李箱实验失效的根本原因；

(2)在CAE模拟动态实验时，不能只看结果，需结合各部件关系和远动趋势分析可能发生的风险，从而指导结构设计。