浅谈汽车座椅头枕设计要点
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来源：《中国科技博览》2018年第22期
        [摘 要]本文主要介绍汽车座椅头枕设计的主要要点，囊括塑料头枕导管、头枕杆、金属头枕管等零部件，对设计要点进行简要说明。本文是以某款车型正向设计开发经验总结提炼而成，供座椅设计人员参考使用。
        [关键词]汽车座椅 头枕设计 要点
        中图分类号：TS976.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）22-0314-01
        1 引言
        汽车座椅头枕在为驾乘人员提供舒适感的同时，在发生交通事故时还可以更好的保护驾乘人员的头部、颈部安全。
        当遭到后方来车撞击时，头部相对于躯干会快速向前发生运动，紧接着快速回到乘坐位置，期间最常发生伤害的部分就是颈部，即使在低速亦然。因为车辆发生碰撞时，身体和头部有座椅和头枕的支撑，会得到保护，但是颈部是没有支撑的，就会承受很大的压力，同时人体最薄弱的地方便是颈部，且在后方追撞中，头部相对于身体会发生剧烈的晃动。
        汽车座椅头枕设计过程中的注意点很多，这就需要编制一个设计要点来指导设计开发工作，以求将人力、物力应用最大化，并提高工作效率，减少重复浪费甚至返工的情况发生。
        2 设计要点介绍
        汽车座椅的设计要点按照头枕的构成介绍，分为头枕杆设计、塑料导套设计、安装支架设计、头枕的生产工艺等。
        2.1 头枕杆设计
        2.1.1 头枕杆选择
        头枕杆直径常用的有9mm实心杆、12mm、12.7mm、14mm空心管等多种。
        材料一般为SAE1010，强度更高的头枕杆材料可以选用合金钢SAE4340。
        在满足性能要求前提下，从成本和通用化考虑，应该优先选择直径9mm的SAE1010实心杆。
        管状结构重量轻，比实心杆成本高。随着标准的加严和挥鞭伤性能的提出，一般情况下使用最小外径为12mm空心管（开槽后，能够承受要求的力而不断裂），且有使用强度、刚性更好的直径14mm空心管趋势。
        2.1.2 头枕杆开槽
        开槽加工方式：
        冷压：通过冷压成形，使材料变形而没有去除材料。强度好，常用于空心管；该工艺控制不好时，会在两斜面交线处形成材料堆积，影响头枕插拔力，需要注意。
        拉削：通过拉削工艺，去掉部分金属。会产生毛刺，强度受一定影响；有时会引起拉削位置末端的材料堆积，影响头枕插拔力。
        头枕杆开槽角度：①锁止槽开槽的倾斜角应该接近90度，这样只有导套解锁，头枕才能滑动；其它档位齿开槽，要保证可以控制头枕在导套不解锁情况下，不能向下移动，但头枕可以向上移动。②非锁止齿开槽的倾斜角应该在30到45度之间，开槽角度会影响头枕滑动操作力，角度越大，操作力增加，角度小，操作力减小。③如果非锁止齿开槽倾角小于30度，头枕将可能自由滑动；如果开槽倾角大于45度，头枕将很难上下移动。
        头枕开槽示例（图1）：
        2.1.3 头枕杆公差控制
        头枕杆直径公差：不能大于+/-0.1mm，这个值与头枕导管配合相关，影响振动异响和操作力。
        头枕杆两杆中心线横向间距公差：一般规定公差值不允许超过+/-1.0mm；将头枕杆末端的公差控制在+/-0.5mm范围时，操作性能最好（表1）。
        2.2 塑料导套设计
        2.2.1 塑料导套插拔功能影响因素
        （1）头枕杆的尺寸、公差和表面镀层质量。（2）头枕导套内表面的尺寸、公差和表面质量。（3）头枕导套外表面的公差和尺寸。（4）头枕导套和头枕杆的实际配合。（5）头枕导套和头枕导套安装支架的实际配合。（6）靠背骨架上支架安装孔间距的尺寸和公差。（7）靠背骨架上支架安装孔上下端的对齐度。（8）头枕导套安装支架孔的径向公差。
        头枕插拔力与异响声是一对冲突问题，很难同时满足两个方面的要求。需要通过反复调配头枕杆、头枕导套、头枕导套安装支架之间的配合关系，寻操作力和异响声的配合黄金平衡点。
        2.2.2 塑料导套设计要点
        增大头枕导套和头枕杆之间的接触面积，会减小异响声；头枕导套和头枕杆之间的最小接触直径为9mm；推荐使用12mm或更大直径。
        （1）头枕导套在便于工厂装配前提下，安装的尽可能紧。头枕导套应提供尽可能大的支撑面以获得更大的稳定性，如长度、直径增加，都有利于异响改善。（2）头枕导套在导套安装支架中固定也非常重要，如果有松动间隙，也导致头枕异响；（3）在内径表面设计
三到四个加强筋来实现配合调整问题；在头枕杆和导套之间经常设计一定过盈配合，在第一次装配中多余的材料被刮去，就达到了良好的配合效果。
        2.3 安装支架设计
        2.3.1安装支架尺寸公差
        该安装支架尺寸公差对于头枕导套性能影响较大，最终直接反应到头枕操作力大小及振动异响性能上，故，设计及产品验收时，需要严格控制。
        金属支架尺寸公差范例（表2）：
        2.4 头枕的生产工艺
        头枕生产工艺常见的有灌泡工艺和泡沫包覆工艺两种。
        灌泡工艺：（1）受工艺限制，头枕内部骨架不能够太复杂，常见“U”形头枕杆。（2）面套先放入模具中，然后再将头枕杆定位装好，最后用发泡填充。
        优点：是能够加工任何造型的头枕，即使有很深的凹面也能加工。
        缺点：发泡容易从面料或开口中渗出，废品率相对较高，生产节拍低些，综合成本高些。
        包覆工艺：（1）头枕杆骨架可以设计横杆或冲压板；对于头枕凹面设计，会出现空鼓问题。（2）有的造型，头枕面套的包装困难，许多供应商采用真空吸附的方法提高生产效率：将发泡压缩后，包裹面套，再将发泡释放。（3）头枕面套，包装时底部的收口会出现问题，注意该处泡沫细节设计。
        优点：成本低。汽车头枕
        缺点：外观精致化保证困难，一般需要委托专业供应商加工。
        3 总结
        汽车座椅头枕的开发是一个复杂的过程，其中需要注意的地方有很多，需要有一个仔细而又明确的规划来指导设计开发工作。
        本文介绍的开发流程是通过以往车型的设计经验总结而成，希望能够对相关工程师起到
帮助作用。然而，设计开发流程并不是一成不变的，可以根据企业与项目特点进行调整，以期适应自身特点，能够减少失误，事半功倍。