汽车仪表板中控面板设计

姜亚伟 朱宏旃

（一汽丰田技术开发有限公司）

汽车中控作为汽车内饰中明显的零件之一，往往能够第一时间吸引消费者的目光。以前汽车中控会随着汽车的换代而进行外观的调整，缺点是更新周期长，无法满足当时消费者的需求。为了提升汽车内饰的商品力，更多的汽车制造商通过更改中控面板的造型来对汽车进行小范围变动，以达到汽车种类多样化的目的，扩大消费者的选择范围。文章对某一车型中控面板开发过程中经历的各个阶段及需要确认的项目进行归纳，总结出一套完备的开发流程，使得中控面板改型工作能够流程化。该流程具有一定的案例性，涵盖了仪表板内饰件开发中经历的所有阶段，结合具体实际项目，能够快速地把握所有开发阶段需要考虑的内容，从而加快项目推进速度，达到节约成本的目的。

1 中控面板设计原则和开发流程

为迎合中国市场消费者的喜好，增大中控屏幕显示器的尺寸成为一种快捷而又有效的手段。由于中控面板零部件变化范围小，开发制造周期短，且基本位于仪表板的中央区域，它的变化可以有效地影响仪表板系统的整体造型效果，因此，经常通过改变中控面板的造型或表面处理方式来实现小范围改型的效果。

1.1 屏幕尺寸的选定

屏幕尺寸是指显示屏幕对角线的尺寸，一般用英寸来表示。因此，屏幕尺寸规格并不能决定屏幕的具体形状，只能决定其对角线的长度。

通过对消费者意向的调查，整合现有市场销售车辆的变更趋势，大数据分析得出消费者越来越倾向于购买具有大尺寸中央显示屏的车辆。作为一款城市SUV，适中的屏幕尺寸既不会让仪表板格局显得过于突兀，也不会因显得过于简单而降低品味。

1.2 屏幕位置的设定

根据相关设计标准，并参照国标的法规要求，设定屏幕位置时需满足一定的基准要求，如表1所示。

表1 汽车中控面板位置设定基准要求

根据以上标准，对设定的中控面板尺寸及位置进行逐项确认，如图1～图5所示。

图1 视线移动左右角确认显示界面

图2 视线俯角、仰角及画面角的确认显示界面

图3 操作性确认显示界面

图4 屏幕反射区域的确认显示界面

图5 前方视野的确认显示界面

1.3 外观形状的设定

一个整车的内饰设计项目，首要的是设计效果图。效果图既要美观且风格与车身相衬，还必须满足各种功能要求，在符合整车布置和人机工程的前提下，尽可能提高消费者的购买欲望。

在位置设定后，造型部门与设计部门沟通，在满足设计尺寸的前提下，绘制3～5 个效果图，并从中选择1 个或综合几个效果图重新制作。

接下来需要根据效果图制作油泥模型和数据模型。造型部门需根据油泥模型绘制出零件A 面，交给零件设计部门进行之后的结构设计。

1.4 中控面板的结构设计

以上只是根据1 个面框的外形进行位置设定，接下来需要对具体的内部结构进行设计。为了更直观地检验安装效果，通常需要在完成简易安装结构后制作快速样件。快速样件可以正确地表达出设计者的安装设想，同时能够规避设计中的遗漏。

结构设计是比较繁杂的工作，需要的周期也是最长的。一般需要注意的问题有：部件的制造工艺性、结构的强度、安装工艺性、部件之间的装配间隙、干涉检查、运动校核和装配顺序等。这项工作是持续改进、逐步优化的过程。

本次中控面板的开发，内部安装结构多为留用同车型小尺寸面板的结构设计，在满足设计标准的前提下，尽可能少地调整安装结构。

由于本次中控面板为双色涂装的零件，因此需要在涂装颜色变更处，设置涂装颜色渐变区域。由于涂装厂家的生产能力不同，该区域设定的范围大小也有差异，此时应与生产厂家达成一致意见。图6 示出中控面板涂装范围设定。

图6 汽车仪表中控面板涂装范围设定示意图

1.5 中控面板的材料选定

常见的中控面板都是树脂产品，一般采取注塑工艺。

表2 示出一般树脂材料的优缺点。由于本次中控面板有涂装的设定，且对耐光性和耐冲击性有一定要求，所以材料设定为PC+ABS。

表2 树脂材料优劣性汇总表

1.6 注塑模流分析

注塑工艺的五大要素为温度、压力、时间、速度、位置。其中：温度包括料筒温度、材料温度、模具温度、环境温度等；压力包括注塑压力、保压压力、锁模压力等；时间包括注塑时间、保压时间、冷却时间、干燥时间等；速度包括射出速度、开闭模速度、脱模速度等；位置包括浇口位置、顶出位置等。

任何1 个参数或几个工艺参数设置不合理，就可能导致塑料制品的缺陷。注塑缺陷不仅会导致单个制品的外观质量差，而且变形会直接导致零件尺寸和形状位置偏差，造成零件之间配合不良，还有一些会导致零件机械性能下降，影响其功能和寿命。

常见的注塑不良有欠料、飞边、熔接痕、黑斑、龟裂及白化等。针对这些注塑不良问题，一般运用模流分析软件（如Moldflow）来评价优化模具的设计及工艺参数的设定，对零件的结构提出优化性方案。

1.6.1 模具冷热流道选择

考虑到零件的结构尺寸（330 mm×170 mm）和壁厚（一般为2.8 mm），热流道不仅能够缩短零件成型周期，而且能够使液态原料均匀地填充整个模具型腔，减少废品率，提高生产品质。经Moldflow分析确认，热流道能够很好地填充型腔，热流道可行。图7 示出热流道可行性验证。图8 示出填充壁厚监测显示界面。

图7 注塑模具热流道可行性验证显示界面

图8 注塑模具填充壁厚监测显示界面

1.6.2 气孔检查

注塑成型过程中，若注料口设计不合理或模具温度压强设定不足时，零件成品内部会出现气孔等不良现象。模具设计时，气孔检查是非常必要的一步。

该零件模具在面框左上角及右下角红点处有出现气孔或注塑不足的风险。分型面位置的充填末端有气穴，可以在分型面进行排气；筋和柱脚的填充末端有气穴时，需要增加顶针或镶件等进行排气，也可消除气孔形成。图9 示出注塑气孔检查显示界面。

图9 注塑模具气孔检查显示界面

1.6.3 外观熔接线分析

在注塑成型过程中，当采用的多个进料口或型腔中出现孔洞、嵌件以及制品厚度尺寸变化较大时，塑料熔体在模具内会产生2 个方向以上的流动，2 股熔体相遇时，会在零件表面形成熔接线，影响外观。软件分析结果为注料口在左上侧位置时，熔接线在右下角位置。因为零件设定的熔接线位置为左下角，且该零件左右大致对称，注料口放在右上侧位置即可将熔接线调整至左下角。图10 示出外观熔接线位置分析显示界面。

图10 注塑外观熔接线位置分析显示界面

1.6.4 模拟填充时间

零部件生产时，注塑成型时间很大程度上影响零件的生产节拍。热流道的设定能够加快塑料溶液填充型腔的速度，从而节省时间，提高生产效率。图11 示出模具填充时间确认显示界面。

图11 模具填充时间确认显示界面

根据软件分析结果，填充时间为2.090 s，与同类型产品时间保持一致。

1.6.5 零件冷却变形量分析

塑料溶液充满模具型腔后，在模具保压状态下冷却、收缩、凝固。受内部应力作用，零部件会产生轻微变形。若变形量过大，超过设定的公差值要求，生产的零件则是废品。根据零件材料及尺寸，零件的制作公差值应小于3 mm。根据软件分析结果，总变形量为0.815 8 mm，如图 12所示。X，Y，Z 轴变形量分别为0.413 7，0.668，0.652 9 mm，均符合零件设定目标。

图12 零件冷却总变形量确认显示界面

根据上述分析，整理出模流分析结果，如表3所示。从表3 可以看出，模流分析结果满足所有判断项目，该结构及模具方案可行。

表3 注塑模流分析结果

1.7 试验项目的验证

根据该零件的安装位置及使用状况，结合实际车型的试验项目，总结出本次开发零件需满足的试验项目列表，如表4所示。

表4 中控面板试验项目列表

2 结论

文章通过整理某一车型中控面板的开发经历，系统地介绍了该类零部件的开发流程，为车辆中控面板的开发提供了范本，提高了同类型零件的开发效率，节省了开发成本；同时，只针对中控范围内零部件的外观形状进行小改动，既能够改变车辆种类、扩大消费者的选择面，也能快速迎合消费者新的需求，为之后车辆改型提供了新的切入点。

零件开发过程中，需要适时地进行流程化、模块化总结，将设计流程及经验进行整理，以便为同类型车型、同类型项目开发提供参考依据和工作案例，为后续工作的顺利推进提供便利。