乘用車儀表臺設計開發思路概述

宋慶杰

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

關鍵詞：儀表臺 建模 人機工程 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

儀表板系統是整車內飾中最重要的系統，其造型風格、外觀質量以及所包含的功能配置直接影響整車內飾的品質。儀表板系統通常包含儀表板總成、副儀表板總成、轉向支撐總成等零部件。其中儀表板總成主要包含本體（軟質、硬質）、前除霜風管、組合儀表罩、左下護板、雜物箱、左右側飾板、風口、儲物盒、裝飾件、組合儀表、空調控制系統、娛樂控制系統、線束以及其他各類電器模塊等零件。

設計過程中要滿足乘用車內部突出物設計法規要求，符合人機工程基本需要，乘員使用方便舒適，建模完成后要進行產品可行性分析，滿足塑料件模具成型要求，本文結合多款乘用車儀表臺總成設計開發經驗、內飾系統零部件設計要求、產品成型故障履歷等方明進行闡述。希望能給儀表臺設計工程師提供參考和幫助，避免問題重復發生。

2 儀表板系統區域劃分

在布置儀表板時，要依據選用的顯示器、儀表和主要操控按鈕等，需進行人機工程校核。其中包括視野性、手、腳活動范圍、肘部空間、手伸界面、按鈕區域布局等方面。布置時依據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四個區域：

3 儀表板系統基本構成

4 產品設計開發基本流程

4.1 主要開發節點1-造型階段

CAS1階段

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

工程任務：1、平臺化方案識別確認、2、確定儀表板造型風格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： 1、體現造型基礎特征、主要分縫線及邊界2、無倒角，體現初版細節造型方案

工程任務： 1、細節特征工藝工程分析2、分析模具的成形性，工藝性

V1版A面

造型職責： 1、體現關鍵部位DTS，不含細節數據2、體現全車分縫，保證大面符合造型要求和光順要求

工程任務： 1、CAS點檢確認2、A面工程可行性分析3、確認RP件（快速樣件）裝車評審問題關閉4、A面凍結

4.2 主要開發節點2-工程數據階段（圖5）

壁厚設計：1、壁厚均勻，不應有突變2、薄厚不均勻位置應逐漸過渡3、壁厚范圍2～4mm

圓角設計： 1、內外表面轉折處必須有圓角2、內圓角半徑取1/2壁厚3、外圓角半徑取3/2厚度

加強筋設計：1、不應設計在大面的中央區域2、加強筋的布置與出模方向保持一致3、多條加強筋要分布排列，應相互錯開，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、高壓射進模腔內，并冷卻固化，形成制品。

注塑設備

注塑機組成：注塑系統、電器控制系統、合模系統、液壓系統，此外還有潤滑部分、機身部分。

注塑機安全保護裝置：機械保護裝置、液壓保護裝置和電器保護裝置。

注塑工藝

注塑過程：安全門關→鎖模→射臺進→射膠→保壓冷卻→開模→制品頂出

注塑參數：主要由溫度、壓力、時間、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

時間：注塑時間、冷卻時間、保壓時間

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至粉箱在上，模具在下，粉箱里的粉末這時落在模具里，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，然后繼續旋轉，使的模具的每個角落都有粉末，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）。

汽車儀表臺總成結構多樣、內部子零件多、成型工藝復雜，是新車型開發工程中內飾匹配類問題最多的總成件，因此，工程師在研發階段既要嚴格按照標準斷面要求進行設計，同時也要結合以往車型的設計經驗和競品車型的類似結構，在工程數據設計階段規避規避重復問題，節約新車型投產過程中變更費用，縮短新車型項目開發周期。