乘用车仪表台设计开发思路概述

宋庆杰

摘 要：仪表板简称IP（Instrument Panel），是汽车内饰的重要组成部分，它是集功能性、安全性、舒适性与装饰性为一体的部件，仪表板应有较好的吸能性，能抵抗一定的冲击，使其在发生意外时，减少外力对正、副驾驶员的冲击;仪表板区域布置各种形式的出风口、储物盒、烟灰缸以及扶手箱，安装设计非常巧妙，设计风格各异，充分考虑人机操作舒适性以及操作方便性，以满足乘员需求，同时通过 CAE 分析及整车除霜除雾试验，满足车辆法规要求;需工程师充分考虑总成内子件材料特性、匹配结构、成型工艺等。本文从仪表台设计思路步骤入手，重点介绍了仪表板系统相关知识及其开发流程及成型工艺。

关键词：仪表台 建模 人机工程 校核 工艺

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

儀表板系统是整车内饰中最重要的系统，其造型风格、外观质量以及所包含的功能配置直接影响整车内饰的品质。仪表板系统通常包含仪表板总成、副仪表板总成、转向支撑总成等零部件。其中仪表板总成主要包含本体（软质、硬质）、前除霜风管、组合仪表罩、左下护板、杂物箱、左右侧饰板、风口、储物盒、装饰件、组合仪表、空调控制系统、娱乐控制系统、线束以及其他各类电器模块等零件。

设计过程中要满足乘用车内部突出物设计法规要求，符合人机工程基本需要，乘员使用方便舒适，建模完成后要进行产品可行性分析，满足塑料件模具成型要求，本文结合多款乘用车仪表台总成设计开发经验、内饰系统零部件设计要求、产品成型故障履历等方明进行阐述。希望能给仪表台设计工程师提供参考和帮助，避免问题重复发生。

2 仪表板系统区域划分

在布置仪表板时，要依据选用的显示器、仪表和主要操控按钮等，需进行人机工程校核。其中包括视野性、手、脚活动范围、肘部空间、手伸界面、按钮区域布局等方面。布置时依据以驾驶员对仪表的可视性和对各种操作件的操作方便性，将仪表板分为A、B、C、D四个区域：

3 仪表板系统基本构成

4 产品设计开发基本流程

4.1 主要开发节点1-造型阶段

CAS1阶段

造型职责：关键造型特征符合造型定义，体现效果图形体比例1：1的CAS大面;体现仪表板所有零部件的造型基础特征，主要分缝线和边界特征。

工程任务：1、平台化方案识别确认、2、确定仪表板造型风格3、确定仪表板安装位置4、确定表面处理工艺

CAS2阶段

造型职责： 1、体现造型基础特征、主要分缝线及边界2、无倒角，体现初版细节造型方案

工程任务： 1、细节特征工艺工程分析2、分析模具的成形性，工艺性

V1版A面

造型职责： 1、体现关键部位DTS，不含细节数据2、体现全车分缝，保证大面符合造型要求和光顺要求

工程任务： 1、CAS点检确认2、A面工程可行性分析3、确认RP件（快速样件）装车评审问题关闭4、A面冻结

4.2 主要开发节点2-工程数据阶段（图5）

壁厚设计：1、壁厚均匀，不应有突变2、薄厚不均匀位置应逐渐过渡3、壁厚范围2～4mm

圆角设计： 1、内外表面转折处必须有圆角2、内圆角半径取1/2壁厚3、外圆角半径取3/2厚度

加强筋设计：1、不应设计在大面的中央区域2、加强筋的布置与出模方向保持一致3、多条加强筋要分布排列，应相互错开，减少收缩

模具分析： 1、出模分析2、斜顶分析3、干涉分析

5 主要成型工艺

注塑

注塑原理

将高分子材料熔化后，以高速、高压射进模腔内，并冷却固化，形成制品。

注塑设备

注塑机组成：注塑系统、电器控制系统、合模系统、液压系统，此外还有润滑部分、机身部分。

注塑机安全保护装置：机械保护装置、液压保护装置和电器保护装置。

注塑工艺

注塑过程：安全门关→锁模→射台进→射胶→保压冷却→开模→制品顶出

注塑参数：主要由温度、压力、时间、位置、速度等组成

温度：料筒温度、螺杆温度、喷嘴温度、热流道温度、模具温度

压力：注塑压力、背压、保压压力

时间：注塑时间、冷却时间、保压时间

位置：开模位置、合模位置、螺杆注塑位置、顶出位置

速度：开模速度、合模速度、頂出速度、射胶速度

注塑工艺分类

常规注塑、低压注塑、嵌件注塑、双色注塑、高光注塑等。

搪塑

成型过程：

加粉→模具预热→合粉箱→扣紧粉箱→模具上粉→粉箱脱落→塑化→冷却→剥离表皮→模具复位

a.首先将搪塑模具本体加热;

b.然后将模具与粉箱（PVC粉末）合并夹紧，模具在上，粉箱在下;模具和粉箱一起旋转至粉箱在上，模具在下，粉箱里的粉末这时落在模具里，在高温的作用下，紧贴在模具的那一层就熔化并相互粘在一起，然后继续旋转，使的模具的每个角落都有粉末，且熔化并粘在一起，直至形成的表皮厚度增加至符合要求为止（一般的PVC的厚度为1.1mm），这时粉箱在下方，剩余的粉末又回到粉箱里;

c.模具与粉箱分离，并移到冷却工位，用水或空气等对模具进行快速冷却至60-80℃;

d.人工取下表皮（图7）。

汽车仪表台总成结构多样、内部子零件多、成型工艺复杂，是新车型开发工程中内饰匹配类问题最多的总成件，因此，工程师在研发阶段既要严格按照标准断面要求进行设计，同时也要结合以往车型的设计经验和竞品车型的类似结构，在工程数据设计阶段规避规避重复问题，节约新车型投产过程中变更费用，缩短新车型项目开发周期。