汽車儀表板的制造技術(shù)與設(shè)計(jì)分析

石卉

摘 要：文章主要對于汽車儀表板的分類和實(shí)際使用過程中的要求進(jìn)行論述，并且對其總布置設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等進(jìn)行論述，對于汽車儀表板制造過程中經(jīng)常利用的工藝和材料進(jìn)行論述，對于相關(guān)的研究提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：汽車儀表板；制造技術(shù)；設(shè)計(jì)分析

汽車儀表板是汽車內(nèi)飾中的主要部件。上面集成了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)，娛樂系統(tǒng)及其人機(jī)界面。還有著儲物功能和裝飾作用，同時(shí)在碰撞中為前排乘客提供一定的緩沖保護(hù)。因此，儀表板的設(shè)計(jì)和制造是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)工程。以下將對儀表板設(shè)計(jì)與制造工藝做簡單的介紹。

1 汽車儀表板的產(chǎn)品設(shè)計(jì)

1.1 汽車儀表板產(chǎn)品設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

儀表板產(chǎn)品設(shè)計(jì)特點(diǎn)與其結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)有關(guān)。儀表板駕駛側(cè)主要布置有組合儀表，轉(zhuǎn)向管柱，組合開關(guān)，大燈開關(guān)，駕駛側(cè)出風(fēng)口，側(cè)除霜出風(fēng)口，有的布置有膝部氣囊。儀表板中央?yún)^(qū)域一般布置有娛樂系統(tǒng)，空調(diào)控制開關(guān)，中央出風(fēng)口，有的還布置有杯托、儲物盒等。儀表板副駕駛區(qū)域一般布置有副駕駛氣囊，副駕駛側(cè)出風(fēng)口，手套箱，側(cè)除霜出風(fēng)口等。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要做到簡單，才能將成本進(jìn)行降低。儀表板具有一定的復(fù)雜性，要根據(jù)造型特點(diǎn)和產(chǎn)品功能特點(diǎn)，或者出于尺寸的原因，對零件進(jìn)行拆分合并，實(shí)現(xiàn)比較快速的裝配，并且可以將成本進(jìn)行降低，最大的問題就是需要實(shí)現(xiàn)簡化設(shè)計(jì)。

由于需要不斷開發(fā)新的車型，設(shè)計(jì)階段會花費(fèi)大量的資金，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和分析的應(yīng)用可以適當(dāng)降低成本。運(yùn)用3D模型DMU運(yùn)動模擬可以檢查模擬裝配可行性；運(yùn)用CAE輔助分析，可以在3D模型階段對產(chǎn)品性能比如模態(tài)、頭碰、剛度等進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果更改優(yōu)化設(shè)計(jì)。通常根據(jù)項(xiàng)目需求，CNC快速成型樣件和軟模樣件也被需要用來進(jìn)行匹配和驗(yàn)證。

1.2 汽車儀表板的總布置設(shè)計(jì)

儀表板的布置需要滿足前方視野法規(guī)、頭碰法規(guī)及符合人機(jī)工程。人機(jī)方面包含視覺和空間。視覺方面，在滿足前方視野法規(guī)之外，還要滿足儀表、娛樂系統(tǒng)屏幕反光的人機(jī)要求。對于儀表板的表面需要實(shí)現(xiàn)消光處理，儀表板上方的零件應(yīng)該滿足一定的光澤度要求，不能太亮，這樣駕駛員的駕駛感覺才會做到舒適安全?？臻g方面，手腳活動的范圍、肘部活動的空間等；扶手，拉手等的布置位置高度是否處于人機(jī)舒適狀態(tài)；對儀表板上需要手操作的零件，如換擋手柄、空調(diào)開關(guān)、出風(fēng)口調(diào)節(jié)等等的布置和結(jié)構(gòu)應(yīng)該處于易操作的狀態(tài)。

儀表板涉及到的許多零件都是在不同的廠家當(dāng)中得到的，因此在設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的過程中，要確認(rèn)好零件之間的安裝定位關(guān)系，計(jì)算各個(gè)零件的制造公差，是否能夠使產(chǎn)品達(dá)到外觀匹配的間隙面差要求。在設(shè)計(jì)的初級階段就要完成妥善的處理，這樣在后期細(xì)化的過程中才會更加方便。

2 汽車儀表板的制造工藝

2.1 注塑工藝

在注塑機(jī)當(dāng)中加入到干燥后的塑料粒子，利用螺桿進(jìn)行剪切，并且通過料桶進(jìn)行加熱熔融，最后視線冷卻成型，這種加工工藝在制造儀表板的過程中應(yīng)用的比較廣泛，可以制造出硬塑儀表板的本體和軟質(zhì)儀表板等各種相關(guān)的零件，制造硬塑儀表材料大多利用PP，而儀表板上的裝飾板多用PC+ABS、PP等等。除了普通注塑工藝，目前還有出風(fēng)口撥輪和儲物盒卷簾門等零件常用的雙色注塑工藝；氣囊布簾鉸鏈或者安裝點(diǎn)局部加強(qiáng)用的嵌件注塑工藝；還有高光飾板用的急冷急熱高光注塑工藝；還有為了局部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，在注塑中引入氣體的氣輔工藝，等等。

2.2 真空熱成型工藝

真空成型是一種利用已經(jīng)經(jīng)過處理過的PVC或TPO材料進(jìn)行再加工，使之得到所需要的產(chǎn)品形態(tài)的一種加工方法。經(jīng)過處理的材料主要工藝是將幾層材料進(jìn)行復(fù)合和粘貼的過程。這種工藝常用于軟質(zhì)儀表板表皮，加熱表皮片材，直到達(dá)到玻璃點(diǎn)的軟化溫度，將氣體加注在密閉的型腔當(dāng)中，可以實(shí)現(xiàn)一定程度的拉伸，在有溫控的模具上進(jìn)行冷卻，從而可以獲得產(chǎn)品。真空成型又可分為陰模真空成型和陽模真空成型，陰模真空成型可將表皮皮紋成型在模具內(nèi)，不受表皮拉伸影響，外觀效果更好。

2.3 表皮搪塑工藝

與真空吸塑表皮相比，搪塑表皮具有不開裂、不變形及耐熱性優(yōu)異等特點(diǎn)，但搪塑工藝對搪塑原材料流動性、耐溫性和熔融性等方面的要求較高。帶皮紋的搪塑模具（鎳殼）背面或整體加熱，模具正面扣上裝有PVC（或其它塑料）粉末的粉箱，一邊加熱，一邊轉(zhuǎn)動，使粉箱中的塑料粉末粘在熱模表面上，形成一個(gè)形狀與儀表板一致的帶皮紋的皮套，取下粉箱，模具冷卻后，人工將皮套從模具上扒下。搪塑皮套與儀表板骨架放在發(fā)泡模中，注入PU發(fā)泡料，熟化后成為搪塑表皮發(fā)泡儀表板。除了搪塑和真空成型，表皮的成型工藝還有手工包覆、PUR噴涂等等。

2.4 聚氨酯發(fā)泡工藝

軟質(zhì)儀表板緩沖層處于表皮與骨架之間，多用發(fā)泡工藝來實(shí)現(xiàn)。常用的發(fā)泡工藝是聚氨酯發(fā)泡工藝。聚氨酯泡沫生成主要是異氰酸酯（ISO）的異氰酸根（-N=C=O）與多元醇（Polyol）的羧基（-OH）發(fā)生加成反應(yīng)，生成聚氨基甲酸酯大分子，通過化學(xué)發(fā)泡劑水與異氰酸酯反應(yīng)放出二氧化碳?xì)怏w，使黏彈性的泡沫物理膨脹、發(fā)泡、固化，得到泡沫塑料。發(fā)泡工藝根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)，工藝又可分為開模發(fā)泡和閉模發(fā)泡。

2.5 切割工藝

軟質(zhì)儀表板在完成發(fā)泡后，一般要對產(chǎn)品不需要而表皮或發(fā)泡工藝中需要的部分進(jìn)行切割。常見的切割工藝有銑刀切割和水刀切割。

2.6 弱化工藝

在儀表板副駕駛區(qū)域，一般需要對氣囊門進(jìn)行弱化，以確保氣囊能正常打開。常見的工藝有激光弱化和冷刀弱化。激光弱化工藝就是利用激光所具有的高能，加工無縫安全氣囊線的工藝。激光發(fā)生器將所產(chǎn)生的激光聚焦在約0.2mm的范圍內(nèi)，形成具有高能量的激光束，激光束通過激光頭，以定頻脈沖的形式，打在儀表板上，其焦點(diǎn)處的材料在吸收激光的高能后迅速汽化，形成穿透或不穿透（根據(jù)需要）的小孔，這些小孔區(qū)域的材料厚度變薄，斷裂強(qiáng)度降低，從而能在受到外界沖擊時(shí)，優(yōu)先斷裂。冷刀弱化僅用于軟質(zhì)儀表板，對表皮進(jìn)行弱化。

2.7 吹塑工藝

吹塑工藝是將塑性型胚置于模腔內(nèi)，借助壓縮空氣將其吹脹，使之緊貼于型腔壁上，經(jīng)冷卻定型得到中空薄壁制品。大部分的熱塑性塑料都可以進(jìn)行吹塑成型，高密度聚乙烯HDPE和聚丙烯PP是應(yīng)用較多的吹塑材料。儀表板上的空調(diào)風(fēng)管常采用吹塑成型。

2.8 表面處理工藝

儀表板具有裝飾性，儀表板上的飾板常采用特殊的表面處理工藝，達(dá)到美觀的效果。常見的表面處理工藝有噴漆、電鍍、水轉(zhuǎn)印、表面附膜工藝如IMD、INS、TOM等工藝，還有近年流線的碳纖維飾板和真木飾板工藝。

3 結(jié)束語

儀表板自身具有很強(qiáng)的安全性、功能性、舒適性等等，它還要具備一定的剛性，可以保證汽車正常的工作，與此同時(shí)，還要具備一定的吸能性，在發(fā)生意外的過程中可以將外力進(jìn)行減少，避免沖擊到駕駛員。

參考文獻(xiàn)

[1]祝偉駿.汽車鋼制車輪數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)的研究應(yīng)用[J].四川兵工學(xué)報(bào)，2014，07：56-59.

[2]胡新如，趙海霖，晏平仲，等.航空器蒙皮、汽車覆蓋件柔性模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)[J].航空制造技術(shù)，2012，10：55-57.

[3]陳根余，顧春影，梅麗芳，等.激光焊接技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用與激光組焊單元設(shè)計(jì)[J].電焊機(jī)，2010，05：32-38.

[4]周萍，孫躍東，張振東，等.案例教學(xué)法在汽車制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)中的運(yùn)用[J].教育教學(xué)論壇，2016，08：167-168.

[5]關(guān)躍奇，陳蓉玲.Pro/E在汽車輪轂壓鑄模設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用及其后置處理技術(shù)[J].模具制造，2014，11：6-8.