汽車儀表板中控面板設計

姜亞偉 朱宏旃

（一汽豐田技術開發有限公司）

汽車中控作為汽車內飾中明顯的零件之一，往往能夠第一時間吸引消費者的目光。以前汽車中控會隨著汽車的換代而進行外觀的調整，缺點是更新周期長，無法滿足當時消費者的需求。為了提升汽車內飾的商品力，更多的汽車制造商通過更改中控面板的造型來對汽車進行小范圍變動，以達到汽車種類多樣化的目的，擴大消費者的選擇范圍。文章對某一車型中控面板開發過程中經歷的各個階段及需要確認的項目進行歸納，總結出一套完備的開發流程，使得中控面板改型工作能夠流程化。該流程具有一定的案例性，涵蓋了儀表板內飾件開發中經歷的所有階段，結合具體實際項目，能夠快速地把握所有開發階段需要考慮的內容，從而加快項目推進速度，達到節約成本的目的。

1 中控面板設計原則和開發流程

為迎合中國市場消費者的喜好，增大中控屏幕顯示器的尺寸成為一種快捷而又有效的手段。由于中控面板零部件變化范圍小，開發制造周期短，且基本位于儀表板的中央區域，它的變化可以有效地影響儀表板系統的整體造型效果，因此，經常通過改變中控面板的造型或表面處理方式來實現小范圍改型的效果。

1.1 屏幕尺寸的選定

屏幕尺寸是指顯示屏幕對角線的尺寸，一般用英寸來表示。因此，屏幕尺寸規格并不能決定屏幕的具體形狀，只能決定其對角線的長度。

通過對消費者意向的調查，整合現有市場銷售車輛的變更趨勢，大數據分析得出消費者越來越傾向于購買具有大尺寸中央顯示屏的車輛。作為一款城市SUV，適中的屏幕尺寸既不會讓儀表板格局顯得過于突兀，也不會因顯得過于簡單而降低品味。

1.2 屏幕位置的設定

根據相關設計標準，并參照國標的法規要求，設定屏幕位置時需滿足一定的基準要求，如表1所示。

表1 汽車中控面板位置設定基準要求

根據以上標準，對設定的中控面板尺寸及位置進行逐項確認，如圖1～圖5所示。

圖1 視線移動左右角確認顯示界面

圖2 視線俯角、仰角及畫面角的確認顯示界面

圖3 操作性確認顯示界面

圖4 屏幕反射區域的確認顯示界面

圖5 前方視野的確認顯示界面

1.3 外觀形狀的設定

一個整車的內飾設計項目，首要的是設計效果圖。效果圖既要美觀且風格與車身相襯，還必須滿足各種功能要求，在符合整車布置和人機工程的前提下，盡可能提高消費者的購買欲望。

在位置設定后，造型部門與設計部門溝通，在滿足設計尺寸的前提下，繪制3～5 個效果圖，并從中選擇1 個或綜合幾個效果圖重新制作。

接下來需要根據效果圖制作油泥模型和數據模型。造型部門需根據油泥模型繪制出零件A 面，交給零件設計部門進行之后的結構設計。

1.4 中控面板的結構設計

以上只是根據1 個面框的外形進行位置設定，接下來需要對具體的內部結構進行設計。為了更直觀地檢驗安裝效果，通常需要在完成簡易安裝結構后制作快速樣件。快速樣件可以正確地表達出設計者的安裝設想，同時能夠規避設計中的遺漏。

結構設計是比較繁雜的工作，需要的周期也是最長的。一般需要注意的問題有：部件的制造工藝性、結構的強度、安裝工藝性、部件之間的裝配間隙、干涉檢查、運動校核和裝配順序等。這項工作是持續改進、逐步優化的過程。

本次中控面板的開發，內部安裝結構多為留用同車型小尺寸面板的結構設計，在滿足設計標準的前提下，盡可能少地調整安裝結構。

由于本次中控面板為雙色涂裝的零件，因此需要在涂裝顏色變更處，設置涂裝顏色漸變區域。由于涂裝廠家的生產能力不同，該區域設定的范圍大小也有差異，此時應與生產廠家達成一致意見。圖6 示出中控面板涂裝范圍設定。

圖6 汽車儀表中控面板涂裝范圍設定示意圖

1.5 中控面板的材料選定

常見的中控面板都是樹脂產品，一般采取注塑工藝。

表2 示出一般樹脂材料的優缺點。由于本次中控面板有涂裝的設定，且對耐光性和耐沖擊性有一定要求，所以材料設定為PC+ABS。

表2 樹脂材料優劣性匯總表

1.6 注塑模流分析

注塑工藝的五大要素為溫度、壓力、時間、速度、位置。其中：溫度包括料筒溫度、材料溫度、模具溫度、環境溫度等；壓力包括注塑壓力、保壓壓力、鎖模壓力等；時間包括注塑時間、保壓時間、冷卻時間、干燥時間等；速度包括射出速度、開閉模速度、脫模速度等；位置包括澆口位置、頂出位置等。

任何1 個參數或幾個工藝參數設置不合理，就可能導致塑料制品的缺陷。注塑缺陷不僅會導致單個制品的外觀質量差，而且變形會直接導致零件尺寸和形狀位置偏差，造成零件之間配合不良，還有一些會導致零件機械性能下降，影響其功能和壽命。

常見的注塑不良有欠料、飛邊、熔接痕、黑斑、龜裂及白化等。針對這些注塑不良問題，一般運用模流分析軟件（如Moldflow）來評價優化模具的設計及工藝參數的設定，對零件的結構提出優化性方案。

1.6.1 模具冷熱流道選擇

考慮到零件的結構尺寸（330 mm×170 mm）和壁厚（一般為2.8 mm），熱流道不僅能夠縮短零件成型周期，而且能夠使液態原料均勻地填充整個模具型腔，減少廢品率，提高生產品質。經Moldflow分析確認，熱流道能夠很好地填充型腔，熱流道可行。圖7 示出熱流道可行性驗證。圖8 示出填充壁厚監測顯示界面。

圖7 注塑模具熱流道可行性驗證顯示界面

圖8 注塑模具填充壁厚監測顯示界面

1.6.2 氣孔檢查

注塑成型過程中，若注料口設計不合理或模具溫度壓強設定不足時，零件成品內部會出現氣孔等不良現象。模具設計時，氣孔檢查是非常必要的一步。

該零件模具在面框左上角及右下角紅點處有出現氣孔或注塑不足的風險。分型面位置的充填末端有氣穴，可以在分型面進行排氣；筋和柱腳的填充末端有氣穴時，需要增加頂針或鑲件等進行排氣，也可消除氣孔形成。圖9 示出注塑氣孔檢查顯示界面。

圖9 注塑模具氣孔檢查顯示界面

1.6.3 外觀熔接線分析

在注塑成型過程中，當采用的多個進料口或型腔中出現孔洞、嵌件以及制品厚度尺寸變化較大時，塑料熔體在模具內會產生2 個方向以上的流動，2 股熔體相遇時，會在零件表面形成熔接線，影響外觀。軟件分析結果為注料口在左上側位置時，熔接線在右下角位置。因為零件設定的熔接線位置為左下角，且該零件左右大致對稱，注料口放在右上側位置即可將熔接線調整至左下角。圖10 示出外觀熔接線位置分析顯示界面。

圖10 注塑外觀熔接線位置分析顯示界面

1.6.4 模擬填充時間

零部件生產時，注塑成型時間很大程度上影響零件的生產節拍。熱流道的設定能夠加快塑料溶液填充型腔的速度，從而節省時間，提高生產效率。圖11 示出模具填充時間確認顯示界面。

圖11 模具填充時間確認顯示界面

根據軟件分析結果，填充時間為2.090 s，與同類型產品時間保持一致。

1.6.5 零件冷卻變形量分析

塑料溶液充滿模具型腔后，在模具保壓狀態下冷卻、收縮、凝固。受內部應力作用，零部件會產生輕微變形。若變形量過大，超過設定的公差值要求，生產的零件則是廢品。根據零件材料及尺寸，零件的制作公差值應小于3 mm。根據軟件分析結果，總變形量為0.815 8 mm，如圖 12所示。X，Y，Z 軸變形量分別為0.413 7，0.668，0.652 9 mm，均符合零件設定目標。

圖12 零件冷卻總變形量確認顯示界面

根據上述分析，整理出模流分析結果，如表3所示。從表3 可以看出，模流分析結果滿足所有判斷項目，該結構及模具方案可行。

表3 注塑模流分析結果

1.7 試驗項目的驗證

根據該零件的安裝位置及使用狀況，結合實際車型的試驗項目，總結出本次開發零件需滿足的試驗項目列表，如表4所示。

表4 中控面板試驗項目列表

2 結論

文章通過整理某一車型中控面板的開發經歷，系統地介紹了該類零部件的開發流程，為車輛中控面板的開發提供了范本，提高了同類型零件的開發效率，節省了開發成本；同時，只針對中控范圍內零部件的外觀形狀進行小改動，既能夠改變車輛種類、擴大消費者的選擇面，也能快速迎合消費者新的需求，為之后車輛改型提供了新的切入點。

零件開發過程中，需要適時地進行流程化、模塊化總結，將設計流程及經驗進行整理，以便為同類型車型、同類型項目開發提供參考依據和工作案例，為后續工作的順利推進提供便利。