杨 志 雄
（湖北航鹏化学动力科技有限责任公司 湖北 襄阳 441003）
摘 要：简要介绍ＴＲＩＺ理论及其基本原理，利用ＴＲＩＺ理论分析现有点火管结构，由生产使用中遇到的问题，提出相应技术矛盾，根据ＴＲＩＺ矛盾矩阵中推荐的科学原理，对现有点火管结构提出改进方案，进而改进现有点火管的结构，解决点火管铝箔粘贴自动化及生产装配的问题，提高生产效率。
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关键词 ：ＴＲＩＺ；点火管结构；铝箔粘贴自动化
中图分类号：FB47 文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1665－2272．2015．05．044
*基金项目：科技部科技基础性工作专项“湖北省创新方法应用推广与示范”（项目编号：2013ＩM022100）
收稿日期：2015－01－16
0 前言
在车辆发生碰撞时，气体发生器使汽车安全气囊充气后展开，保护乘客的安全，烟火式气体发生器是汽车安全系统中使用的气体发生器中的一种，该种发生器的工作原理是利用电爆管点燃点火管内药剂，通过点火管释放压力及热量，点燃产气药剂，进而产生大量高热气体填充在安全气囊内。
其中气体发生器的点火稳定性对整个发生器的性能有较大影响，为保证现有发生器对点火性能的要求，需要利用铝箔粘贴点火管点火孔。现有一种气体发生器，其电爆管固定部分与点火管装药部分一体（称之为固定管），在实际生产中先将固定管压入下壳体后进行焊接，再粘贴点火孔铝箔（粘贴在固定管外），该工序过程主要是为了防止焊接时铝箔翘边。但是固定管压入下壳体后，点火孔有部分存在于下壳体内，由于下壳体的内径偏小（φ60ｍｍ左右），在此基础上对固定管点火孔实现自动化铝箔粘贴较为困难，故提出点火管结构的优化设计，要求达到的效果：能够实现点火管点火孔铝箔的自动化粘贴；不出现焊接导致的铝箔翘边现象；方便生产的策划装配；提高生产效率。
1 ＴＲＩＺ理论简介
ＴＲＩＺ是“发明问题解决理论”俄文缩写，它是由里根奇·阿奇舒勒创立的一种创新性的解决问题的方法。
ＴＲＩＺ是通过对大量的发明创造设计研究后得到了一种可以系统化解决问题的方法，ＴＲＩＺ强调发明或创新可依造一定的程序与步骤进行，通过对大量发明专利的知识提取，建立了一个广泛的知识库，人们可以依造ＴＲＩＺ分析解决问题的步骤，快速在该知识库寻求可能的解决问题的方法。
2 ＴＲＩＺ创新原理
利用ＴＲＩＺ理论分析问题后，可以利用多种方式与工具提出解决问题的方法，包括利用创新原理、分离方法、知识库、标准解等。
阿奇舒勒提出了用于描述技术系统中出现的技术矛盾的39个通用技术参数，并与解决技术矛盾的40条创新原理构建具有对应关系的矛盾矩阵，现行工程问题利用矛盾矩阵提出解决方案的流程如图1。该流程主要是从系统分析中找到问题的切入点，通过对现有解决方法提出技术矛盾，利用矛盾矩阵查找优先使用的创新原理，提出可选用的解决方案，最终解决问题。
3 利用ＴＲＩＺ解决问题的过程
3．1 定义技术矛盾
通过分析实际生产的过程（先将固定管压入下壳体后进行焊接，再粘贴点火孔铝箔，遇到的问题是：若利用现有工装设备实现固定管点火孔铝箔自动化粘贴，再将其压入下壳体，则会遇到焊接时铝箔翘边现象，且现有固定管焊接夹紧方式（夹紧固定管外径处）会损伤铝箔；若先将固定管压入下壳体，再进行固定管点火孔铝箔粘贴，实现该处铝箔自动化粘贴较为困难。
现有固定管与下壳体装配后的剖视图如图2，通过图中所示结构，联系以上生产所遇到的问题是：先固定管粘贴铝箔，焊接时铝箔翘边且现有焊接夹紧方式会损伤铝箔，或先固定管压入下壳体，铝箔粘贴自动化实现困难。
根据遇到的问题定义技术矛盾如下：
先固定管铝箔粘贴，改善的参数：自动化程度；恶化的参数：作用于物体的有害因素。
先固定管压入下壳体，改善的参数：操作流程的方便性，恶化的参数：自动化程度。
3．2 查询创新原理
根据4．1中定义的技术矛盾，利用矛盾矩阵，查询优先使用的创新原理。
由改善的参数：自动化程度；恶化的参数：作用于物体的有害因素，查询的创新原理为：抽取原理、均质性原理。
由改善的参数：操作流程的方便性；恶化的参数：自动化程度，查询的创新原理为：分割原理、抛弃或再生原理、等势原理、局部质量原理
3．3 提出解决方案
由4．2中查询的创新原理，通过分析，可以采用的方案有：
（1）抽取原理，更改原有的焊接参数，降低焊接的温度，实现铝箔的不翘边；
（2）抽取原理，更改原有固定管与下壳体的结合方式，不采用焊接，实现铝箔的不翘边。
（3）分割原理，将固定管焊接部分与固定管点火孔部分分割开来，焊接完成后，在进行组装，以分割开来固定管点火孔部分实现铝箔自动化粘贴。
3．4 方案分析
（1）更改原有的焊接参数，需对焊接的过程参数进行优化，以实现焊接的可靠性的同时不对已粘贴铝箔造成损坏。该方案需对焊接参数进行研究，所需时间以及试验要求较多，可以进行，但暂不采取。
（2）更改原有固定管与下壳体的结合方式，可以采用注塑的方式实现点火管、电爆管与下壳体的结合，需更改现有固定管结构，该方案可以作为一种点火管与下壳体结合的发展方向。
（3）采用分体式结构，及与下壳体结合部分和含点火孔的部分实现分离，对分体式点火孔部分实现铝箔自动化粘贴，焊接完成后，再进行组装，该方案也可作为一种点火管与下可以结合的发展方向。
4 分体式点火管结构方案
综合以上问题的解决方案，此处采用分体式点火管结构实现铝箔的自动化粘贴，及发生器点火系统的装配构成，具体结构如图3。
对图3所示分体式点火管结构分析，对比图2所示原结构，更改前后对比分析结果如下：
原结构该部分工序过程为：将固定管压入下壳体——激光焊接固定管与下壳体结合处——电爆管压入固定管内——固定管点火孔铝箔粘贴——装药后固定管端盖翻边。该工序过程导致的问题是铝箔自动化粘贴的困难。
分体式结构的工序过程为：将分体式固定电爆管部分压入下壳体——激光焊接该部分与下壳体的结合处（完成后可将电爆管压入）——分体式点火管部分铝箔自动化粘贴——两部分压装组合。分体式结构中点火管部分（含有点火孔）需粘贴铝箔，点火孔部分为回转体结构，仅需根据点火孔的位置确认铝箔粘贴的起始位置就能实现铝箔的自动化粘贴，同时分体式点火管的结构可以取消固定管端盖这一零部件。在实现生产过程时需将原有用于固定管端盖翻边的工装改进后，可以用于分体式结构的组合即可（分体式结构的组合仅需直接的压入操作）。
分析结果显示，分体式结构的设计可以很好解决现有铝箔自动化粘贴的问题，又能避免激光焊接工艺参数的变动，并且在现有生产中无需变动工位，工装变动较小，对生产效率的提升有很大助力。
5 结语
ＴＲＩＺ理论的运用对于此类问题可以避开经验的方法，以一种系统化分析问题的思路，快速寻找到解决问题方向，更是一种实现产品创新的理论工具。它可以指导设计人员，抛开思维定式，进行创造性思维，为设计人员提供解决问题的正确方向，从而有效解决产品问题、生产问题等。
本文利用ＴＲＩＺ理论中矛盾矩阵寻找创新原理，进而对产品点火管的结构设计进行指导，提出点火管分体式结构的设计，有效指引产品自动化生产的方向。
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参考文献
1 李宜敏，张忠钦，张远君．固体火箭发动机原理．北京航空航天大学出版社，1991
2 沈世德．ＴＲＩＺ法简明教程，机械工业出版社，2010
3 赵新军．技术创新理论（ＴＲＩｚ）及应用［M］．北京：化学工业出版社，2004
（责任编辑 亢婷婷）