安全气囊气体发生器壳体的基本结构形式及其不同的成形方法。提出了活动控制成形力的计算公式、控制腔位置的判定准则及其外形和尺寸的设计方法。通过试验表明,所开发的活动控制成形技术可节约原材料、进步工作效率及产品质量,具有明显的技术经济效益。

　　1、气体发生器的工作原理及其关键零部件结构

　　轿车安全气囊系统的气体发生器主要有压缩气瓶式、烟火式和由两者组成的混合式3种类型。由于烟火式气体发生器结构简单、充气迅速(仅需34-50ms)、贮存时间长、无漏气现象、安全性好,因而成为目前的主要使用型式。

　　其工作原理为:当汽车发生碰撞时,点火具13接到传感器输出的信号后迅速发生燃烧反应,从点火孔12喷出的火焰直接点燃燃烧室14中的气体发生剂。气体发生剂燃烧所产生的气体迅速从燃烧室的喷嘴11冲出,经过滤室中的筛网滤往燃烧产物中的固体残渣后,经气体发生器的出气孔1流向出气孔9后喷出,布满气囊。

　　2、气体发生器壳体的结构型式及其制造方法

　　气体发生器壳体,国内外均以LC4超硬铝合金或其他高强度铝合金为原材料,目前有以下3种成形制造方法:

　　a.采用压铸工艺生产壳体零件毛坯,然后通过机械加工制成零件。此方法的废品率高,产品质量难以满足现代轿车安全气囊的要求。

　　b.采用实心棒通过切削加工方法生产。该方法制造的壳体耐压程度比压铸件的高,可以满足安全气囊的使用标准,但材料利用率低(在10%以下),生产效率低。

　　c.采用活动控制成形(FlowControlForming,简称FCF技术生产压盖和筒体的高精密毛坯,然后通过机械加工制成零件。活动控制成形技术特别适合于铝、镁等轻合金复杂零件的近/净成形。采用该项技术生产的壳体零件其材料利用率约为上述第2种方法的5倍,耐压程度和生产效率均高于前2种方法。

　　3、活动控制成形(FCF)技术及应用

　　3.1FCF技术的特点

　　a.可以精确控制金属材料的非均匀塑性活动,进步其成形性能,实现复杂结构件的精密成形。

　　b.可以有效避免折叠、充不满等缺陷的产生,使制件金属流线连续致密,进步产品的机械性能。

　　c.可以使制件表面更加光洁,尺寸精度更高,公差可达到IT8-9级。

　　基于FCF技术特点,采用FCF技术对轿车安全气囊壳体的高强度铝合金压盖和筒体进行精密成形,得到了金属最后布满位置的判据和模具上控制腔外形及尺寸的设计与计算方法。

　　3.2成形力的计算模型及公式

　　采用塑性成形理论和有限元仿真模拟分析了金属活动成形过程及规律,提出了以闭式反挤压变形为特征的活动控制成形力的计算模型并推导出力的计算公式。对于回转体锻件闭式模锻,所有复杂锻件的轴向截面均可分解为若干简单矩形单元,其变形区模型相当于各简单矩形截面区模型的组合。所以,只利用简单矩形截面的变形区模型计算出回转体闭式镦粗和反挤的变形力,然后将其叠加即可计算出任意复杂锻件闭式模锻的变形力。

　　若将控制腔设置在模具所有圆筒形模膛中最后布满的模膛的端部,首先必须判定出哪个模膛(模膛厚度不同、高度不同)最后布满。

　　根据塑性成形最小活动阻力定律和试验观测,应当由模膛对变形金属产生的活动阻力的大小来判定。为此,可通过圆筒形模膛的高宽比%来判定,即k=h/t(6)式中,h为模膛高度,t为模膛宽度。

　　对于压盖锻件,首先分别计算内、中、外筒的h1/t1、h2/t2、h3/t3,得到k1、k2、k3的数值,然后根据数值的大小做出判定。显然,k值最大的圆筒形模膛端部才是模锻时最后布满的部位。由于在所有圆筒形模膛尺寸精度,尤其是模膛表面粗糙度一致的条件下,越是窄而深的模膛其活动阻力越大,无论是冷态挤压模锻还是热态挤压模锻均是如此。

　　3.3.2控制腔高度尺寸(hi)的确定

　　当圆筒形模膛中最后布满的模膛被确定后,若其外径为di,则相应的控制腔的内径为di-2ti。因此尺寸hi即可根据控制腔的体积约即是坯料上多余金属体积(vk)的2倍来确定。