乘用車儀表臺設(shè)計(jì)開發(fā)思路概述

宋慶杰

摘 要：儀表板簡稱IP（Instrument Panel），是汽車內(nèi)飾的重要組成部分，它是集功能性、安全性、舒適性與裝飾性為一體的部件，儀表板應(yīng)有較好的吸能性，能抵抗一定的沖擊，使其在發(fā)生意外時(shí)，減少外力對正、副駕駛員的沖擊;儀表板區(qū)域布置各種形式的出風(fēng)口、儲物盒、煙灰缸以及扶手箱，安裝設(shè)計(jì)非常巧妙，設(shè)計(jì)風(fēng)格各異，充分考慮人機(jī)操作舒適性以及操作方便性，以滿足乘員需求，同時(shí)通過 CAE 分析及整車除霜除霧試驗(yàn)，滿足車輛法規(guī)要求;需工程師充分考慮總成內(nèi)子件材料特性、匹配結(jié)構(gòu)、成型工藝等。本文從儀表臺設(shè)計(jì)思路步驟入手，重點(diǎn)介紹了儀表板系統(tǒng)相關(guān)知識及其開發(fā)流程及成型工藝。

關(guān)鍵詞：儀表臺 建模 人機(jī)工程 校核 工藝

Abstract：The instrument panel is referred to as IP （Instrument Panel）， which is an important part of the car interior. It is a component that integrates functionality， safety， comfort and decoration. The instrument panel should have good energy absorption. It can resist a certain impact， so that in the event of an accident， it can reduce the impact of external forces on the front and the co-driver; various forms of air outlets， storage boxes， ashtrays and armrest boxes are arranged in the dashboard area， and the installation design is very clever. Different design styles fully consider the comfort and convenience of man-machine operation， to meet the needs of occupants， and at the same time to pass CAE analysis and vehicle defrosting and defogging tests to meet vehicle regulations; engineers need to fully consider the material characteristics of the internal components of the assembly ， matching structure， molding process， etc. This article starts with the steps of designing the instrument panel， focusing on the related knowledge of the instrument panel system and its development process and forming process.

Key words：instrument panel， modeling， ergonomics， verification， process

1 引言

儀表板系統(tǒng)是整車內(nèi)飾中最重要的系統(tǒng)，其造型風(fēng)格、外觀質(zhì)量以及所包含的功能配置直接影響整車內(nèi)飾的品質(zhì)。儀表板系統(tǒng)通常包含儀表板總成、副儀表板總成、轉(zhuǎn)向支撐總成等零部件。其中儀表板總成主要包含本體（軟質(zhì)、硬質(zhì)）、前除霜風(fēng)管、組合儀表罩、左下護(hù)板、雜物箱、左右側(cè)飾板、風(fēng)口、儲物盒、裝飾件、組合儀表、空調(diào)控制系統(tǒng)、娛樂控制系統(tǒng)、線束以及其他各類電器模塊等零件。

設(shè)計(jì)過程中要滿足乘用車內(nèi)部突出物設(shè)計(jì)法規(guī)要求，符合人機(jī)工程基本需要，乘員使用方便舒適，建模完成后要進(jìn)行產(chǎn)品可行性分析，滿足塑料件模具成型要求，本文結(jié)合多款乘用車儀表臺總成設(shè)計(jì)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)、內(nèi)飾系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì)要求、產(chǎn)品成型故障履歷等方明進(jìn)行闡述。希望能給儀表臺設(shè)計(jì)工程師提供參考和幫助，避免問題重復(fù)發(fā)生。

2 儀表板系統(tǒng)區(qū)域劃分

在布置儀表板時(shí)，要依據(jù)選用的顯示器、儀表和主要操控按鈕等，需進(jìn)行人機(jī)工程校核。其中包括視野性、手、腳活動范圍、肘部空間、手伸界面、按鈕區(qū)域布局等方面。布置時(shí)依據(jù)以駕駛員對儀表的可視性和對各種操作件的操作方便性，將儀表板分為A、B、C、D四個(gè)區(qū)域：

3 儀表板系統(tǒng)基本構(gòu)成

4 產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)基本流程

4.1 主要開發(fā)節(jié)點(diǎn)1-造型階段

CAS1階段

造型職責(zé)：關(guān)鍵造型特征符合造型定義，體現(xiàn)效果圖形體比例1：1的CAS大面;體現(xiàn)儀表板所有零部件的造型基礎(chǔ)特征，主要分縫線和邊界特征。

工程任務(wù)：1、平臺化方案識別確認(rèn)、2、確定儀表板造型風(fēng)格3、確定儀表板安裝位置4、確定表面處理工藝

CAS2階段

造型職責(zé)： 1、體現(xiàn)造型基礎(chǔ)特征、主要分縫線及邊界2、無倒角，體現(xiàn)初版細(xì)節(jié)造型方案

工程任務(wù)： 1、細(xì)節(jié)特征工藝工程分析2、分析模具的成形性，工藝性

V1版A面

造型職責(zé)： 1、體現(xiàn)關(guān)鍵部位DTS，不含細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)2、體現(xiàn)全車分縫，保證大面符合造型要求和光順要求

工程任務(wù)： 1、CAS點(diǎn)檢確認(rèn)2、A面工程可行性分析3、確認(rèn)RP件（快速樣件）裝車評審問題關(guān)閉4、A面凍結(jié)

4.2 主要開發(fā)節(jié)點(diǎn)2-工程數(shù)據(jù)階段（圖5）

壁厚設(shè)計(jì)：1、壁厚均勻，不應(yīng)有突變2、薄厚不均勻位置應(yīng)逐漸過渡3、壁厚范圍2～4mm

圓角設(shè)計(jì)： 1、內(nèi)外表面轉(zhuǎn)折處必須有圓角2、內(nèi)圓角半徑取1/2壁厚3、外圓角半徑取3/2厚度

加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)：1、不應(yīng)設(shè)計(jì)在大面的中央?yún)^(qū)域2、加強(qiáng)筋的布置與出模方向保持一致3、多條加強(qiáng)筋要分布排列，應(yīng)相互錯(cuò)開，減少收縮

模具分析： 1、出模分析2、斜頂分析3、干涉分析

5 主要成型工藝

注塑

注塑原理

將高分子材料熔化后，以高速、高壓射進(jìn)模腔內(nèi)，并冷卻固化，形成制品。

注塑設(shè)備

注塑機(jī)組成：注塑系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)，此外還有潤滑部分、機(jī)身部分。

注塑機(jī)安全保護(hù)裝置：機(jī)械保護(hù)裝置、液壓保護(hù)裝置和電器保護(hù)裝置。

注塑工藝

注塑過程：安全門關(guān)→鎖?！渑_進(jìn)→射膠→保壓冷卻→開模→制品頂出

注塑參數(shù)：主要由溫度、壓力、時(shí)間、位置、速度等組成

溫度：料筒溫度、螺桿溫度、噴嘴溫度、熱流道溫度、模具溫度

壓力：注塑壓力、背壓、保壓壓力

時(shí)間：注塑時(shí)間、冷卻時(shí)間、保壓時(shí)間

位置：開模位置、合模位置、螺桿注塑位置、頂出位置

速度：開模速度、合模速度、頂出速度、射膠速度

注塑工藝分類

常規(guī)注塑、低壓注塑、嵌件注塑、雙色注塑、高光注塑等。

搪塑

成型過程：

加粉→模具預(yù)熱→合粉箱→扣緊粉箱→模具上粉→粉箱脫落→塑化→冷卻→剝離表皮→模具復(fù)位

a.首先將搪塑模具本體加熱;

b.然后將模具與粉箱（PVC粉末）合并夾緊，模具在上，粉箱在下;模具和粉箱一起旋轉(zhuǎn)至粉箱在上，模具在下，粉箱里的粉末這時(shí)落在模具里，在高溫的作用下，緊貼在模具的那一層就熔化并相互粘在一起，然后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，使的模具的每個(gè)角落都有粉末，且熔化并粘在一起，直至形成的表皮厚度增加至符合要求為止（一般的PVC的厚度為1.1mm），這時(shí)粉箱在下方，剩余的粉末又回到粉箱里;

c.模具與粉箱分離，并移到冷卻工位，用水或空氣等對模具進(jìn)行快速冷卻至60-80℃;

d.人工取下表皮（圖7）。

汽車儀表臺總成結(jié)構(gòu)多樣、內(nèi)部子零件多、成型工藝復(fù)雜，是新車型開發(fā)工程中內(nèi)飾匹配類問題最多的總成件，因此，工程師在研發(fā)階段既要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)斷面要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)也要結(jié)合以往車型的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和競品車型的類似結(jié)構(gòu)，在工程數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)階段規(guī)避規(guī)避重復(fù)問題，節(jié)約新車型投產(chǎn)過程中變更費(fèi)用，縮短新車型項(xiàng)目開發(fā)周期。